Li-accelerator li sebelisoa e le lisebelisoa tsa ho etsa lipatlisiso bakeng sa ho ithuta bokahohle ba pele haholo. Li-collider tsa Hadron (haholo-holo CERN's Large Hadron Collider LHC) le li-electron-positron li ka pele-pele ha ho hlahlojoa bokahohle ba pele haholo. Liteko tsa ATLAS le CMS ho Large Hadron Collider (LHC) li atlehile ho sibolla Higgs boson ka 2012. Muon collider e ka ba le tšebeliso e kholo lithutong tse joalo leha ho le joalo ha e e-s'o be teng. Hona joale bafuputsi ba atlehile ho potlakisa muon e ntle ho hoo e ka bang 4% ea lebelo la khanya. Ena ke pholile ea pele ea lefats'e le ho potlakisa ha muon. E le pontšo ea bopaki ba mohopolo, sena se bula tsela ea ho phethahala ha accelerator ea pele ea muon haufinyane.
Bokahohle ba pele hajoale bo ntse bo ithutoa ke James Webb Space Telescope (JWST). E inehetse ka ho khetheha thutong ea bokahohle ba pele, JWST e etsa joalo ka ho nka mats'oao a optical/infrared ho tsoa linaleling tsa pele le lihlopha tsa linaleli tse thehiloeng Bokahohleng ka mor'a Big Bang. Haufinyane tjena, JWST e fumane ka katleho sehlopha sa linaleli se hole ka ho fetisisa JADES-GS-z14-0 se thehiloeng bokahohleng ba pele lilemo tse limilione tse 290 ka mor'a Big Bang.
Ho na le mekhahlelo e meraro ea bokahohle - mehla ea mahlaseli, nako ea taba le nako ea hona joale ea matla a lefifi. Ho tloha ho Big Bang ho isa lilemong tse ka bang 50,000 200, bokahohle bo ne bo tletse mahlaseli. Sena se ile sa lateloa ke nako ea taba. Nako ea linaleli ea nako ea taba e ileng ea nka lilemo tse ka bang limilione tse 3 ka mor'a Big Bang ho isa lilemong tse ka bang limilione tse likete tse XNUMX ka mor'a hore Big Bang e hlahe ka ho thehoa ha lihlopha tse kholo tse kang lihlopha tsa linaleli. Nako ena hangata e bitsoa "bokahohle ba pele" boo JWST e ithutang eona.
“Bokahohle ba pele haholo” bo bolela karolo ea pele ea bokahohle hang ka mor’a ho Bang ho Hoholo ha ho ne ho chesa haholo ’me ho ne ho laoloa ka ho feletseng ke mahlaseli. Nako ea Plank ke nako ea pele ea mehla ea mahlaseli e ileng ea nka ho tloha Big Bang ho isa ho 10.-43 s. Ka mocheso oa likhato tse 1032 K, bokahohle bo ne bo chesa haholo nakong ena. Nako ea Planck e ile ea lateloa ke mehla ea Quark, Lepton, le Nuclear; kaofela e ne e le tsa nakoana empa li ne li tsebahala ka mocheso o phahameng ka ho fetisisa oo butle-butle o ileng oa fokotseha ha bokahohle bo ntse bo atoloha.
Thuto e tobileng ea karolo ena ea pele ea bokahohle ha e khonehe. Se ka etsoang ke ho bopa bocha maemo a metsotso e meraro ea pele ea bokahohle ka mor'a ho Bang ho Hoholo ka har'a li-accelerator tsa likaroloana. Lintlha tse hlahisoang ke ho thulana ha likaroloana ho li-accelerator / collider li fana ka fensetere e sa tobang ho bokahohle ba pele haholo.
Colliders ke lisebelisoa tsa bohlokoa tsa ho etsa lipatlisiso ho particle physics. Ena ke mechini e chitja kapa ea mela e potlakisang likaroloana ho lebelo le holimo haholo haufi le lebelo la khanya le ho li lumella ho thula karolo e 'ngoe e tsoang lehlakoreng le fapaneng kapa khahlano le sepheo. Likhohlano li hlahisa mocheso o phahameng haholo ka tatellano ea litrilione tsa Kelvin (tse tšoanang le maemo a teng linakong tsa khale tsa mehla ea mahlaseli). Matla a likaroloana tse thulang a eketsoa ka hona matla a ho thulana a phahame a fetohang ntho ka sebopeho sa likaroloana tse kholo tse neng li le teng bokahohleng ba pele haholo ho latela symmetry ea boima ba matla. Litšebelisano tse joalo pakeng tsa likaroloana tse phahameng tsa matla maemong a neng a le teng bokahohleng ba pele haholo li fana ka lifensetere ho lefatše le neng le sa fihlellehe la nako eo le tlhahlobo ea lihlahisoa tsa likhohlano e fana ka mokhoa oa ho utloisisa melao e laolang ea fisiks.
Mohlomong, mohlala o tummeng ka ho fetisisa oa li-collider ke CERN's Large Hadron Collider (LHC) e leng, li-collider tse boholo bo boholo moo li-hadrone (likaroloana tse entsoeng ka li-quarks tse kang protons le neutrons) li thulanang. Ke khohlano e kholo ka ho fetisisa le e matla ka ho fetisisa lefatšeng e hlahisang likhohlano ka matla a 13 TeV (teraelectronvolts) e leng matla a phahameng ka ho fetisisa a fihletsoeng ke accelerator. Boithuto ba lihlahisoa tsa likhohlano bo ntse bo matlafatsa haholo ho fihlela joale. Ho sibolloa ha Higgs boson ka 2012 ke liteko tsa ATLAS le CMS ho Large Hadron Collider (LHC) ke ketsahalo ea bohlokoahali saenseng.
Tekanyo ea thuto ea ho sebelisana ha likaroloana e khethoa ke matla a accelerator. Bakeng sa ho hlahloba likala tse nyane le tse nyane, motho o hloka li-accelerator tsa matla a holimo le a holimo. Kahoo, kamehla ho na le tjantjello ea li-accelerator tse matla ho feta tse fumanehang hona joale bakeng sa tlhahlobo e felletseng ea mohlala o tloaelehileng oa particle physics le lipatlisiso ka sekala se senyenyane. Ka hona, li-accelerator tse 'maloa tse ncha tse nang le matla a phahameng li ntse li tsoela pele.
CERN's High-Luminosity Large Hadron Collider (HL - LHC), eo mohlomong e tla be e sebetsa ka 2029, e etselitsoe ho eketsa ts'ebetso ea LHC ka ho eketsa palo ea likhohlano e le ho lumella boithuto ba mekhoa e tsebahalang ka botlalo. Ka lehlakoreng le leng, Future Circular Collider (FCC) ke projeke ea CERN e nang le tjantjello e phahameng ea ts'ebetso e phahameng e ka bang lik'hilomithara tse 100 ho potoloha limithara tse 200 ka tlase ho mobu 'me e tla tsoela pele ho tloha Large Hadron Collider (LHC). Kaho ea eona e kanna ea qala ka bo-2030 mme e tla kengoa tšebetsong ka mekhahlelo e 'meli: FCC-ee (litekanyo tse nepahetseng) e tla be e sebetsa bohareng ba bo-2040 ha FCC-hh (matla a phahameng) e qala ts'ebetso ka bo-2070. FCC e lokela ho hlahloba boteng ba likaroloana tse ncha, tse boima, tse ke keng tsa fihleloa ke LHC le ho ba teng ha likaroloana tse bobebe tse sebelisanang ka mokhoa o fokolang haholo le likaroloana tsa Standard Model.
Kahoo, sehlopha se le seng sa likaroloana tse thulang khohlano ke li-hadrone tse kang li-proton le li-nuclei tseo e leng likaroloana tse entsoeng ka li-quarks. Tsena li boima mme li lumella bafuputsi ho fihlela matla a phahameng joalo ka LHC. Sehlopha se seng ke sa li-leptone tse kang lielektrone le li-positron. Likaroloana tsena li ka boela tsa thulana joaloka tabeng ea Large Electron-Positron Collider (LEPC) le SuperKEKB collider. Taba e 'ngoe e kholo ka lepton collider ea elektrone-positron ke tahlehelo e kholo ea matla ka lebaka la mahlaseli a synchrotron ha likaroloana li qobelloa ho potoloha potoloho e ka hlōloang ka ho sebelisa li-muons. Joalo ka lielektrone, li-muons ke karolo ea mantlha empa li boima ka makhetlo a 200 ho feta lielektrone ka hona tahlehelo ea matla e fokotsehile ka lebaka la mahlaseli a synchrotron.
Ho fapana le li-collider tsa hadron, muon collider e ka matha e sebelisa matla a fokolang a etsang hore ho thulana ha 10 TeV muon ha ho bapisoa le 100 TeV hadron collider. Ka hona, li-collider tsa muon li ka ba tsa bohlokoa ho feta ka mor'a High Luminosity Large Hadron Collider (HL - LHC) bakeng sa liteko tse phahameng tsa fisiks ea matla ka ho fetisisa ho FCC-ee, kapa TLHOKOMELISO (Compact Linear Collider) kapa ILC (International Linear Collider). Ha ho nahanoa ka linako tse telele tsa nako e tlang ea ho thulana ha matla a phahameng, li-muon collider e ka ba feela sesebelisoa sa ho etsa lipatlisiso ho fisiks ea likaroloana lilemong tse mashome a mararo tse tlang. Li-Muons li ka ba molemo bakeng sa tekanyo e nepahetseng ea nako e makatsang ea khoheli (g-2) le motsotso oa dipole oa motlakase (EDM) mabapi le ho hlahloba ka nģ'ane ho mohlala o tloaelehileng. Theknoloji ea muon e na le ts'ebeliso le libakeng tse 'maloa tsa lipatlisiso tse fapaneng.
Leha ho le joalo, ho na le mathata a tekheniki mabapi le ho lemoha li-colliders tsa muon. Ho fapana le li-hadrone le li-elektronike tse sa boleng, li-muons li na le nako e khuts'oane ea bophelo ba li-microseconds tse 2.2 pele li senyeha ho ba elektrone le neutrinos. Empa bophelo ba muon bo eketseha ka matla a fanang ka maikutlo a hore ho bola ha eona ho ka chechisoa haeba ho potlakisoa kapele. Empa ho potlakisa li-muons ho thata ka botekgeniki hobane ha ba na tsela kapa lebelo le ts'oanang.
Haufinyane tjena, bafuputsi ba Japane Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) ba atlehile ho hlola mathata a theknoloji ea muon. Ba atlehile ho potlakisa muon e ntle ho hoo e ka bang 4% ea lebelo la khanya khetlo la pele lefatšeng. Ena e ne e le pontšo ea pele ea ho pholisa le ho potlakisa ha muon e ntle ka mor'a lilemo tsa tsoelo-pele e tsoelang pele ea mahlale a pholiso le ho potlakisa.
Proton accelerator ho J-PARC e hlahisa li-muon tse ka bang limilione tse 100 motsotsoana. Sena se etsoa ka ho potlakisa li-proton ho haufi le lebelo la khanya le ho li lumella ho otla graphite ho etsa li-pions. Li-muons li thehoa e le sehlahisoa sa ho bola sa pions.
Sehlopha sa lipatlisiso se hlahisitse li-muons tse ntle tse nang le lebelo le ka bang 30% lebelo la khanya mme li li thunya ho silica aerogel. The muons lumelloa ho kopana le dieleketerone ka silika airgel fella ka sebopeho sa muonium (e se nke lehlakore, athomo-joaloka phatsa kapa pseudo athomo e nang le muon positive setsing le elektrone pota positive muon). Ka mor'a moo, lielektrone li ile tsa tlosoa ho muonium ka mahlaseli a laser a ileng a fana ka li-muons tse ntle tse pholileng hoo e ka bang 0.002% ea lebelo la khanya. Ka mor'a moo, li-muons tse pholileng tse pholileng li ile tsa potlakisoa ka ho sebelisa sebaka sa motlakase sa radio-frequency. Li-muon tse potlakisang li ile tsa bōptjoa li ne li le tseleng hobane li qalile ho tloha haufi le zero ho ba lebone la muon le lebileng holimo ha butle-butle li ntse li potlakisa ho fihla hoo e ka bang 4% ea lebelo la khanya. Ena ke mohato oa bohlokoa ho theknoloji ea muon acceleration.
Sehlopha sa lipatlisiso se rera ho qetella se potlakisa li-muons tse ntle ho 94% ea lebelo la khanya.
***
References:
- Univesithi ea Oregon. Bokahohle ba Pele - Ho ea Tšimolohong ea Tim. E fumaneha ho https://pages.uoregon.edu/jimbrau/astr123/Notes/Chapter27.html
- CERN. Ho potlakisa saense - ho thulana ha Muon. E fumaneha ho https://home.cern/science/accelerators/muon-collider
- J-PARC. Phatlalatso ea boralitaba - Pholiso ea pele ea lefats'e le ho potlakisa muon. E ngotsoe 23 May 2024. E fumaneha ho https://j-parc.jp/c/en/press-release/2024/05/23001341.html
- Aritome S., et al., 2024. Ho potlakisa li-muons tse ntle ka sekhahla sa radio-frequency. Khatiso ea pele ho arXiv. E rometsoe ka la 15 Mphalane 2024. DOI: https://doi.org/10.48550/arxiv.2410.11367
***
Lihlooho tse amanang
Basics particles Chebahalo e potlakileng. Khokahano ea Quantum lipakeng tsa "Top Quarks" ho Matla a Phahameng ka ho Fetisisa a Bonoeng (22 September 2024).
***
