Un equipo internacional de investigadores, afiliada a UNIST ha demostrado por primera vez el enfriamiento por ionización de muones. Considerado como un paso importante en la creación de aceleradores de partículas más potentes, Se espera que este nuevo acelerador de muones proporcione una mejor comprensión de los constituyentes fundamentales de la materia.

Este avance se ha llevado a cabo mediante la colaboración del Experimento de enfriamiento por ionización de muones (MICE), que incluye a muchos científicos del Reino Unido, así como el profesor Moses Chung y su equipo de investigación en la Facultad de Ciencias Naturales de UNIST. Sus hallazgos se publicaron en la versión en línea de Naturaleza el 5 de febrero 2020.

"Hemos logrado el enfriamiento por ionización de muones, uno de nuestros mayores desafíos asociados con el desarrollo de aceleradores de muones, ", dice el profesor Chung." Este logro se considera especialmente importante, ya que podría cambiar el paradigma del desarrollo del colisionador de leptones que podría reemplazar a la Fábrica de Neutrinos o al Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ".

Los muones son partículas de origen natural generadas en la atmósfera superior de la Tierra por colisiones de rayos cósmicos, y por lo tanto se consideran como un acelerador de partículas de continuación para reemplazar el LHC. Protones un tipo de hadrón, son utilizados principalmente por el LHC y participan en interacciones fuertes. Leptones como el electrón y el muón, no están sujetos a una fuerte interacción; bastante, interactúan a través de la fuerza débil.

Los muones tienen una vida útil extremadamente breve de dos millonésimas de segundo. Se producen al estrellar un haz de protones contra un objetivo. Estos muones forman una nube difusa, lo que significa que son difíciles de acelerar y hay pocas posibilidades de que choquen y produzcan fenómenos físicos útiles. Para hacer la nube menos difusa, Se sugirió un proceso conocido como enfriamiento del haz. Esto implica acercar los muones y moverse en la misma dirección. Sin embargo, debido a la vida útil ultra corta de los muones, Ha sido imposible enfriar la viga usando métodos tradicionales.

Para afrontar este desafío, el equipo de colaboración de MICE logró canalizar muones en un volumen lo suficientemente pequeño a través de un método conocido como enfriamiento por ionización, que se sugirió previamente y se desarrolló en esquemas teóricamente operables en la década de 1980.

Los resultados del experimento, llevado a cabo utilizando la línea de haz de muones MICE en las instalaciones de ISIS Neutron y Muon Beam del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología (STFC) en el campus de Harwell en el Reino Unido, muestra claramente que el volumen del espacio de fase ocupado por el haz de muones se puede controlar mediante enfriamiento por ionización, como predice la teoría.