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    Une percée vers des accélérateurs de particules plus puissants

    Expérience de refroidissement par ionisation de muons par la collaboration MICE. Crédit :collaboration MICE

    Une équipe internationale de chercheurs, affilié à l'UNIST a démontré pour la première fois le refroidissement par ionisation des muons. Considéré comme une étape majeure dans la création d'accélérateurs de particules plus puissants, ce nouvel accélérateur de muons devrait permettre de mieux comprendre les constituants fondamentaux de la matière.

    Cette percée a été réalisée par la collaboration Muon Ionization Cooling Experiment (MICE), qui comprend de nombreux scientifiques britanniques, ainsi que le professeur Moses Chung et son équipe de recherche à l'École des sciences naturelles de l'UNIST. Leurs conclusions ont été publiées dans la version en ligne de La nature le 5 février 2020.

    « Nous avons réussi à réaliser le refroidissement par ionisation des muons, l'un de nos plus grands défis associés au développement d'accélérateurs de muons, " dit le professeur Chung. " Cette réalisation est considérée comme particulièrement importante, car cela pourrait changer le paradigme du développement du collisionneur de leptons qui pourrait remplacer l'usine à neutrinos ou le grand collisionneur de hadrons (LHC)."

    Les muons sont des particules naturelles générées dans la haute atmosphère terrestre par des collisions de rayons cosmiques, et sont donc considérés comme un accélérateur de particules pour remplacer le LHC. protons, un type de hadron, sont principalement utilisés par le LHC et participent à des interactions fortes. Leptons, comme l'électron et le muon, ne sont pas soumis à l'interaction forte; plutôt, ils interagissent via la force faible.

    La ligne de faisceaux de muons MICE de l'installation ISIS Neutron and Muon Beam du Science and Technology Facilities Council (STFC) sur le campus de Harwell au Royaume-Uni. Crédit :collaboration MICE

    Les muons ont une durée de vie extrêmement brève de deux millionièmes de seconde. Ils sont produits en brisant un faisceau de protons dans une cible. Ces muons forment un nuage diffus, ce qui signifie qu'ils sont difficiles à accélérer et qu'il y a peu de chances qu'ils entrent en collision et produisent des phénomènes physiques utiles. Pour rendre le nuage moins diffus, un processus connu sous le nom de refroidissement par faisceau a été suggéré. Cela implique de rapprocher les muons et de se déplacer dans la même direction. Cependant, en raison de la durée de vie ultra-courte des muons, il a été impossible de refroidir le faisceau en utilisant des méthodes traditionnelles.

    Pour relever ce défi, l'équipe de collaboration MICE a réussi à canaliser les muons dans un volume suffisamment petit via une méthode connue sous le nom de refroidissement par ionisation, qui a été précédemment suggéré et développé en schémas théoriquement exploitables dans les années 1980.

    Les résultats de l'expérience, réalisée à l'aide de la ligne de faisceaux à muons MICE de l'installation ISIS Neutron and Muon Beam du Science and Technology Facilities Council (STFC) sur le campus de Harwell au Royaume-Uni, montre clairement que le volume d'espace de phase occupé par le faisceau de muons peut être contrôlé via un refroidissement par ionisation, comme le prédit la théorie.


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