Мюонный коллайдер — класс проектов установок со встречными пучками мюонов (μ ⁺ μ ⁻ ) высокой энергии. Эксперименты на мюонных коллайдерах были предложены впервые в начале 1970-х годов А. Н. Скринским и D. Neuffer .

К настоящему времени эксперименты по физике элементарных частиц на встречных пучках используют электрон-позитронные столкновения, или протон-протонные, протон-антипротонные. (Столкновения пучков ионов применялись на коллайдерах ISR , RHIC , LHC в основном для изучения структуры ядер.) e ⁺ e ⁻ столкновения являются очень "чистыми", поскольку электроны не имеют внутренней структуры, являются фундаментальными частицами . Однако получение сверхвысоких энергий ограниченно огромными потерями на синхротронное излучение в циклических ускорителях, потери возрастают пропорционально γ ⁴ . Мюоны обладают такими же свойствами как электроны, но тяжелее в 207 раз, что снимает проблему потерь на излучение .

Основное препятствие в использовании мюонов — их малое время жизни, 2 мкс в собственной системе отсчёта. Время жизни можно значительно увеличить, если быстро ускорить частицы до ультрарелятивистских энергий. Принципиальная схема ускорительного комплекса включает в себя :

1. ускоритель интенсивного пучка протонов с высокой частотой повторений;
2. мишень из вещества с тяжёлым ядром, принимающая высокую мощность (например, жидкая ртуть ), для получения вторичного пучка пионов ;
3. распадный канал, где пионы распадаются на мюоны;
4. секция быстрого охлаждения для получения малого эмиттанса ;
5. ускоритель высокой энергии;
6. кольца коллайдера.

В настоящее время рассматриваются различные проекты на энергию от 120 ГэВ , для изучения бозона Хиггса , до 3 ТэВ в пучке , как альтернатива проектам линейных коллайдеров ILC и . Ведутся эксперименты по охлаждению вторичного пучка мюонов (эксперимент , Muon Ionization Cooling Experiment).

См. также

• Коллайдер
• Ионизационное охлаждение

Примечания

Литература

• , Scientific American, 28 Aug 2023.