加速和冷却μ子;离子对撞机;研发实验室。
加速和冷却μ子
利用一种新型粒子加速器，一个研究小组首次观测到了一种这种现象叫做μ子电离冷却这一事件可以让研究人员更好地了解物质和宇宙。
μ子是一种鲜为人知的亚原子粒子。这个实验可以为开发新的强大的μ子粒子加速器铺平道路。反过来，这些加速器可以为材料的原子结构提供更多的见解。它们还可以推动核聚变催化剂和其他应用的发展。
μ子实验是由MICE或国际μ子电离和冷却实验合作组织进行的。该小组在英国哈维尔校区的科学技术设施委员会(STFC) ISIS中子和μ子束设施中使用μ子束线发现了这一发现。
ISIS中子和μ子源产生中子和μ子束。这反过来又使科学家能够使用一套仪器在原子水平上研究材料。
尽管如此，所有的物质都是由原子组成的。原子有原子核，原子核中有质子和中子。它们被电子包围着。质子和中子是由被称为夸克的亚原子粒子构成的。质子和中子各由三个夸克组成。胶子把夸克粘合在一起。
μ子也是一种亚原子粒子。根据范德比尔特大学的说法，μ子不由任何其他粒子组成，而是由它自己的基本粒子组成。μ子和电子是一样的，但是μ子的质量是电子质量的207倍，范德比尔特大学的研究结果．
MICE合作的目标是产生一束冷介子。为了完成这一壮举，研究人员使用了ISIS中子和μ子束设施中的质子加速器。
ISIS的核心是一个800兆电子伏的质子加速器，每秒产生50次强烈的质子脉冲。μ子是通过质子束与致密物质的目标碰撞而产生的。碰撞产生介子，介子以平均26纳秒的寿命衰变为介子。
然后，μ子被引导通过一系列磁透镜。μ子形成漫射云。然后，研究人员使用一种称为束流冷却的过程，使μ子靠得更近。他们也在朝着同一个方向前进。
问题是μ子的寿命只有百万分之二秒，因此很难冷却它们。
MICE合作项目的研究人员开发了一种冷却μ子的新方法。这是通过将μ子放入能量吸收材料中来实现的，比如氢化锂或液氢冷却到零下250摄氏度。
STFC表示:“冷却光束后，普通粒子加速器可以在精确的方向上加速μ子，使μ子碰撞的可能性大大增加。”“或者，可以减慢冷μ子的速度，这样就可以研究它们的衰变产物。”
总而言之，研究人员已经证明了电离冷却是有效的，可以用来将μ子引导到一个微小的体积中。“这是一项极其困难的成就，对μ子对撞机的梦想至关重要，”美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的研究员李德伦(Derun Li)说，该实验室是MICE项目的一部分。“μ子结合了基于对撞机的粒子物理学中电子和质子的许多最佳优势，但也带来了技术挑战。”
离子对撞机
美国能源部已将布鲁克海文国家实验室指定为建造新的电子离子对撞机(EIC)。
布鲁克海文EIC的设计包括建造一个新的电子存储环和电子加速器组件。电子环将允许电子与质子和大原子核相互作用，以探测并产生这些核粒子的组成部分的快照。
EIC还将允许核物理学家追踪被称为夸克和胶子的亚原子粒子的排列。
来源:布鲁克海文国家实验室
EIC将由联邦政府通过能源部科学办公室提供资金。布鲁克海文实验室和托马斯·杰斐逊国家加速器设施将参与该项目。
布鲁克海文实验室主任Doon Gibbs说:“ei电子-离子对撞机将开辟核物理学的新前沿，它将扩展我们对构成当今宇宙中所有可见物质的原子的基本成分以及将它们结合在一起的力的认识。”“我们期待着与杰斐逊实验室、能源部其他实验室、大学和全球EIC用户社区(约来自30个国家的1000名科学家)合作，交付EIC并推进这一重要的科学领域。”
研发实验室
美国国家核安全局(NNSA)和劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)最近举行了一场活动先进制造实验室(AML)。
该实验室是一个新的合作中心，旨在促进公私伙伴关系。这个耗资1000万美元，占地1.4万平方英尺的设施位于利弗莫尔谷开放校园。
该设施包括一个5000平方英尺的湿式实验室，配有各种3d打印机和其他设备。实验室主任Bill Goldstein说:“在AML上，我们将与来自工业界和学术界的创新者并肩工作，将尖端能力转移到我们的项目中，并向我们的合作伙伴介绍我们在材料和制造方面的一些独特发现。”
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