Uma equipe internacional de pesquisadores, afiliado com UNIST demonstrou pela primeira vez o resfriamento de ionização de múons. Considerado um passo importante na criação de aceleradores de partículas mais poderosos, espera-se que este novo acelerador de múon forneça uma melhor compreensão dos constituintes fundamentais da matéria.

Esta descoberta foi realizada pela colaboração do Muon Ionization Cooling Experiment (MICE), que inclui muitos cientistas do Reino Unido, bem como o Professor Moses Chung e sua equipe de pesquisa na Escola de Ciências Naturais da UNIST. Suas descobertas foram publicadas na versão online do Natureza em 5 de fevereiro, 2020.

"Conseguimos realizar o resfriamento por ionização de múon, um dos nossos maiores desafios associados ao desenvolvimento de aceleradores de múon, "diz o professor Chung." Esta conquista é considerada especialmente importante, pois poderia mudar o paradigma de desenvolvimento do colisor de leptões que substituiria a Fábrica de Neutrinos ou o Grande Colisor de Hádrons (LHC). "

Muons são partículas de ocorrência natural geradas na atmosfera superior da Terra por colisões de raios cósmicos, e são, portanto, considerados como um acelerador de partículas subsequente para substituir o LHC. Prótons, um tipo de hadron, são usados ​​principalmente pelo LHC e participam de fortes interações. Leptons, como o elétron e o múon, não estão sujeitos à forte interação; em vez, eles interagem por meio da força fraca.

Os múons têm uma vida útil extremamente curta de dois milionésimos de segundo. Eles são produzidos ao quebrar um feixe de prótons em um alvo. Esses múons formam uma nuvem difusa, o que significa que são difíceis de acelerar e há uma baixa chance de colidirem e produzirem fenômenos físicos úteis. Para tornar a nuvem menos difusa, um processo conhecido como resfriamento de feixe foi sugerido. Isso envolve aproximar os múons e mover-se na mesma direção. Contudo, devido ao ultracurto tempo de vida dos múons, tem sido impossível resfriar o feixe usando métodos tradicionais.

Para enfrentar este desafio, a equipe de colaboração MICE conseguiu canalizar múons em um volume pequeno o suficiente por meio de um método conhecido como resfriamento de ionização, que foi sugerido anteriormente e desenvolvido em esquemas teoricamente operáveis ​​na década de 1980.

Os resultados do experimento, realizado usando a linha de luz múon MICE na instalação de feixe de múon e de nêutrons ISIS do Conselho de Instalações de Ciência e Tecnologia (STFC) no Harwell Campus no Reino Unido, mostra claramente que o volume do espaço de fase ocupado pelo feixe de múon pode ser controlado por meio de resfriamento de ionização, conforme previsto pela teoria.