Międzynarodowy Eksperyment Chłodzenia Jonizacji Mionów

Międzynarodowy Eksperyment Chłodzenia Jonizacji Mionowej ( MICE ) to eksperyment fizyki wysokich energii w Rutherford Appleton Laboratory . Eksperyment jest uznanym CERN (RE11). MICE ma zademonstrować chłodzenie jonizacyjne mionów . Jest to proces, w którym emitancja wiązki jest zmniejszany w celu zmniejszenia rozmiaru wiązki, dzięki czemu więcej mionów można przyspieszyć w akceleratorach o mniejszej aperturze i przy mniejszej liczbie magnesów skupiających. Może to umożliwić budowę akceleratorów mionów o dużej intensywności, na przykład do wykorzystania jako Fabryka Neutrino lub Zderzacz Mionów .

MICE zmniejszy emisję poprzeczną wiązki mionów w pojedynczej 7-metrowej komorze chłodzącej i zmierzy tę redukcję. Pierwotny projekt MICE był oparty na schemacie przedstawionym w Studium wykonalności II. Został on znacznie zmieniony w 2014 r. Piony będą produkowane z celu w źródle neutronów ISIS i transportowane wzdłuż linii wiązki, gdzie większość rozpadnie się na miony przed wejściem do MICE. Chłodzenie jest testowane za pomocą wodorku litu (LiH) lub ciekłego wodoru (LH 2 ), magnesy służą do skupiania i analizowania wiązki mionów. MICE będzie mierzyć wydajność chłodzenia w zakresie pędów wiązki od około 150 do 250 MeV/c.

Linia świetlna

Linia wiązki mionowej MICE zapewnia wiązkę mionową o niskiej intensywności dla MICE. Piony będą transportowane z celu zanurzonego w obrzeże wiązki protonów ISIS, przez kanał rozpadu pionu, do linii transportowej mionów, a następnie do MICE. W celu efektywnego wykorzystania mionów pożądane jest, aby mieć dość dobre dopasowanie między linią wiązki transportowej a kanałem chłodzącym, z selekcją dokonywaną w analizie. Linia musi również zapobiegać przedostawaniu się zdarzeń innych niż miony do kanału chłodzącego. Oczekiwana prędkość wiązki wynosi kilkaset mionów na sekundę.

Konfiguracja eksperymentu

MICE łączy systemy do identyfikacji, śledzenia, sterowania i chłodzenia mionów.

Aby odrzucić tło z pionów i elektronów, najbardziej zewnętrznymi elementami eksperymentu są detektory Czerenkowa i detektory czasu przelotu . Kalorymetr na końcu odróżnia elektrony od mionów.

Emitancję mionów mierzy się za pomocą detektorów śledzących z włóknami scyntylacyjnymi w polu magnetycznym o natężeniu 4 Tesli zarówno przed, jak i za główną komorą chłodzącą. Dyfuzor można umieścić przed pierwszym detektorem śledzącym, aby badać chłodzenie wiązek mionów o większej emisyjności.

Główna komora chłodząca składa się z wtórnego absorbera LiH, wnęki o częstotliwości radiowej (wnęki RF), cewek skupiających wiązkę na centralnym absorberze głównym (LiH lub LH 2 ), cewek magnetycznych skupiających wiązkę opuszczającą główny absorber, drugiego Wnęka RF i kolejny wtórny absorber LiH.

Podczas gdy absorbery wtórne przyczyniają się do chłodzenia, ich głównym celem jest zatrzymanie elektronów uwalnianych we wnękach RF. Wnęki RF są przeznaczone do przyspieszania mionów. Ponieważ nie można ich zsynchronizować z nadchodzącymi mionami, niektóre miony będą przyspieszane, a inne spowalniane. Pomiary czasu lotu pozwalają na obliczenie pola elektrycznego, jakie miony doświadczają we wnękach.

Bazowym absorberem głównym jest dysk LiH o grubości 65 mm. Alternatywnie można zastosować zbiornik na ciekły wodór o długości 350 mm.

Detektory

Miony przechodzą przez kanał chłodzący jeden po drugim. Współrzędne przestrzeni fazowej mionów będą mierzone za pomocą scyntylatorów czasu przelotu i scyntylacyjnych detektorów śledzących włókna przed i za kanałem chłodzącym. Miony będą odróżniane od innych cząstek w wiązce za pomocą kombinacji spektrometrów i tzw. detektorów identyfikacji cząstek (PID), trzech scyntylatorów czasu przelotu, detektora Czerenkowa i kalorymetru.

Status

Od 2017 r. MICE zbiera dane i rozważana jest aktualizacja do dłuższej celi chłodzącej.

  1. ^ „Uznane eksperymenty w CERN” . Komitety Naukowe CERN . CERN. Zarchiwizowane od oryginału w dniu 13 czerwca 2019 r . Źródło 20 stycznia 2020 r .
  2. ^ „RE11 / MICE: Eksperyment z chłodzeniem jonizacji mionów” . Program Eksperymentalny CERN . CERN . Źródło 20 stycznia 2020 r .
  3. ^ a b c   Bogomiłow, M.; i in. (współpraca MICE) (2017). „Projekt i oczekiwana wydajność demonstracji chłodzenia jonizacyjnego MICE”. Tematy specjalne Physical Review: Akceleratory i wiązki . 20 (6): 063501. arXiv : 1701.06403 . Bibcode : 2017PhRvS..20f3501B . doi : 10.1103/PhysRevAccelBeams.20.063501 . S2CID 54956640 .
  4. ^ The BNL Advanced Accelerator Group (red.) S. Ozaki, R. Palmer, M. Zisman i J. Gallardo, studium wykonalności-II źródła neutrin opartych na mionie , BNL-52623, (2001) [ ODZYSKANO: 2007 -11-16 ]
  5. Bibliografia   _ i in. (2015). „Electron-Muon Ranger: wydajność w wiązce mionów MICE”. Dziennik oprzyrządowania . 10 (12): P12012. ar Xiv : 1510.08306 . Bibcode : 2015JInst..10P2012A . doi : 10.1088/1748-0221/10/12/P12012 . S2CID 26941784 .
  6. ^ Prezentacja Kennetha Richarda Longa na 47. spotkaniu współpracy w ramach eksperymentu z jonizacją mionów (MICE) ( pdf )

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=International_Muon_Ionization_Cooling_Experiment&oldid=1136977044 ”