世界首次：科學家成功對 μ 子實行「冷卻」加速，約達光速 4%

2024年05月21日14:02:14 科學 6182

it之家 5 月 21 日消息，日本 j-parc 研究中心、日本高能加速器研究機構聯合發布公報，宣布完成了業內首次對 μ 子進行「冷卻」和加速的操作，朝著實現世界首個 μ 子（渺子）加速器邁出了一大步。

據介紹，研究團隊在 j-parc 中心使帶一顆正電荷的正 μ 子減速到幾乎停止（光速的 0.002%）的狀態，並使正 μ 子的方向和速度統一（這一過程被稱為「冷卻」），再施加高頻電場加速正 μ 子，最終使正 μ 子加速至光速的 4%，形成方向、速度一致的高指向性正 μ 子束。具體細節將於 6 月 5 日的新聞發布會上揭曉。

▲ j-parc 材料與生命科學實驗設施 (mlf) μ 子實驗設施中進行的 μ 子冷卻和加速實驗設備，圖源： j-parc

it之家查詢獲悉，μ 子是一種帶一個單位負電荷的基本粒子，具有極強的穿透能力，可用於大型目標物內部的無接觸和無損成像。自然存在的 μ 子來自高能宇宙射線，而藉助質子加速器能夠大量生成 μ 子。

公報中提到，μ 子的加速從技術上來說非常困難，迄今沒有成功的先例，本項研究首次證實了 μ 子是能夠「冷卻」和加速的。

值得一提的是，世界上各種各樣的加速器中也還沒有 μ 子加速器。μ 子的壽命只有約 2 微秒，如果不儘快加速，它們很快就會衰變。

此外，μ 子的質量約是電子的 200 倍，必須多級加速。研究小組計劃不斷完善技術，最終實現將其加速至光速的 94%。

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