Superversnellers met bundels muonen mogelijk door nieuwe koeltechniek

Het muon, de zwaardere versie van het elektron, kan een sleutel worden voor een nieuwe generatie deeltjesversnellers met 10 tot 20 keer meer botsingsenergie dan de LHC-versneller op CERN.

Trefwoorden: #bundel, #elektron, #energie, #filters, #focusmagneten, #ionisatiekoeling, #LHC-versneller, #MICE, #muon, #negatief geladen, #neutrino, #pionen, #proton, #puntdeeltje, #Rutherford Appleton laboratorium, #waterstof

Lees verder

research

( Foto: Nikhef )

ENGINEERINGNET.BE D- e huidige LHC-versneller werkt met protonen, maar een LHC-achtige muonversneller zou gemakkelijk tien- tot twintigmaal hogere energie kunnen bereiken dan met protonen, wijzen berekeningen uit.

Muonen zijn net als het elektron negatief geladen puntdeeltjes, maar ruim 200 elektronmassa’s zwaar. Ze vallen echter in ongeveer 2 miljoenste seconde na hun ontstaan uit elkaar.

Die instabiliteit is een van de belangrijkste hindernissen bij het gebruik van de deeltjes in botsingsexperimenten. Conventionele technieken om deeltjesbundels te koelen nemen uren in beslag.

Het zogeheten MICE-experiment op het Rutherford Appleton laboratorium bij Oxford, laat zien hoe muonen met filters van vloeibaar waterstof en focusmagneten in een nette bundel zijn te brengen.

Om de verliezen in de filters te compenseren moeten de deeltjes in een muonversneller daartussen ook weer opnieuw versneld worden. Het MICE-team concludeert dat deze snelle ionisatiekoeling effectief kan zijn. Aan het experiment in Oxford is meer dan tien jaar gewerkt.

Eenmaal in de versneller garandeert de relativiteitstheorie dat de rondrazende deeltjes veel langzamer zullen vervallen en dus wel zijn te gebruiken voor botsingsexperimenten.

Ook op de meest effectieve productie van muonen wordt in de wereld nog intensief gestudeerd. Muonen worden gemaakt door protonen op een metaaltrefplaat te sturen, waardoor pionen ontstaan die vervallen tot muonen en neutrino’s.

De productietechnieken voor muonen staan ook in de belangstelling omdat muonen uiteenvallen naar onder meer neutrino’s, weer andere haast massaloze en elektrisch neutrale elementaire deeltjes met intrigerende eigenschappen.


Op de foto: het MICE-experiment op Rutherford Appleton in de UK.