Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Международные мюоны Ионизация Охлаждение Эксперимент (или MICE ) является физика высоких энергий эксперимента в Appleton лаборатории Резерфорда . Эксперимент является признанным экспериментом ЦЕРН (RE11). [1] [2] МЫШЕЙ предназначен для демонстрации ионизации охлаждения из мюонов . [3] Это процесс, при котором эмиттанс пучка уменьшается, чтобы уменьшить размер пучка, так что больше мюонов может быть ускорено в ускорителях с меньшей апертурой и с меньшим количеством фокусирующих магнитов. Это могло бы позволить создание мюонных ускорителей высокой интенсивности, например, для использования в качествеФабрика нейтрино или мюонный коллайдер .

MICE будет уменьшать поперечный эмиттанс мюонного пучка над одной 7-метровой охлаждающей камерой и измерять это уменьшение. Первоначальный дизайн MICE был основан на схеме, изложенной в технико-экономическом обосновании II., [4] она была значительно переработана в 2014 году. [3] Пионы будут производиться из мишени в нейтронном источнике ISIS и транспортироваться по каналу пучка, где большая часть будет распадаться. до мюонов до попадания в MICE. Охлаждение проверяется с помощью кристаллов гидрида лития (LiH) или ячеек с жидким водородом (LH 2 ), магниты используются для фокусировки и анализа мюонного пучка. MICE будет измерять эффективность охлаждения в диапазоне импульсов пучка от 150 до 250 МэВ / c.

Beamline [ править ]

Мюонный канал MICE обеспечивает MICE мюонный пучок низкой интенсивности. Пионы будут транспортироваться от мишени, попадающей в край протонного пучка ISIS, через канал распада пиона в линию транспорта мюонов, а затем в MICE. Для эффективного использования мюонов желательно иметь достаточно хорошее согласование между транспортным каналом и каналом охлаждения, с выбором, выполняемым при анализе. Кроме того, канал должен препятствовать попаданию немюонных событий в канал охлаждения. Ожидается, что скорость луча составит несколько сотен мюонов в секунду.

Настройка эксперимента [ править ]

MICE объединяет системы для идентификации, отслеживания, управления и охлаждения мюонов. [3]

Чтобы исключить фон от пионов и электронов, черенковские детекторы и времяпролетные детекторы являются наиболее удаленными компонентами эксперимента. Калориметр на конце отличает электроны от мюонов. [5]

Эмиттанс мюонов измеряется сцинтилляционными детекторами слежения за волокном в магнитном поле 4 Тесла как до, так и после основной охлаждающей ячейки. Перед первым следящим детектором может быть установлен диффузор для изучения охлаждения мюонных пучков с большим эмиттансом.

Основная охлаждающая ячейка состоит из вторичного поглотителя LiH, радиочастотного резонатора (RF-резонатора), катушек для фокусировки луча на центральный основной поглотитель (LiH или LH 2 ), катушек магнита для фокусировки луча, выходящего из основного поглотителя, и второй ВЧ-резонатор и еще один вторичный поглотитель LiH.

Вторичные поглотители способствуют охлаждению, но их основная цель - задерживать высвобождение электронов в ВЧ-резонаторах. ВЧ-резонаторы предназначены для ускорения мюонов. Поскольку они не могут быть синхронизированы с поступающими мюонами, некоторые мюоны будут ускоряться, а другие - замедляться. Измерения времени пролета позволяют рассчитать электрическое поле, которое мюоны испытывают в полостях.

Базовым основным поглотителем является диск из LiH толщиной 65 мм. В качестве альтернативы можно использовать сосуд с жидким водородом длиной 350 мм.

Детекторы [ править ]

Мюоны проходят через канал охлаждения один за другим. Координаты фазового пространства мюонов будут измеряться времяпролетными сцинтилляторами и детекторами сцинтилляционного слежения за волокном до и после охлаждающего канала. Мюоны будут отличаться от других частиц в пучке с помощью комбинации спектрометров и так называемых детекторов идентификации частиц (PID), трех времяпролетных сцинтилляторов, черенковского детектора и калориметра.

Статус [ править ]

По состоянию на 2017 год MICE принимает данные, и рассматривается возможность перехода на более длинную охлаждающую камеру. [6]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Признанные эксперименты в ЦЕРНе» . Научные комитеты ЦЕРН . ЦЕРН . Проверено 20 января 2020 года .
  2. ^ "RE11 / MICE: Эксперимент по охлаждению с ионизацией мюонов" . Экспериментальная программа ЦЕРН . ЦЕРН . Проверено 20 января 2020 года .
  3. ^ a b c Богомилов, М .; и другие. (Коллаборация MICE) (2017). «Дизайн и ожидаемые характеристики MICE-демонстрации ионизационного охлаждения». Специальные темы физического обзора: ускорители и пучки . 20 (6): 063501. arXiv : 1701.06403 . Bibcode : 2017PhRvS..20f3501B . DOI : 10.1103 / PhysRevAccelBeams.20.063501 . S2CID 54956640 . 
  4. ^ BNL Advanced Accelerator Group (ред) С. Ozaki, Р. Палмер, М. Зисман и J. Gallardo, ТЭО-II мюона на основе нейтринного источника , BNL-52623, (2001) [ извлекаться: 2007 -11-16 ]
  5. ^ Адамс, D .; и другие. (2015). "Электрон-мюонный рейнджер: производительность в мюонном пучке MICE". Журнал приборостроения . 10 (12): P12012. arXiv : 1510.08306 . Bibcode : 2015JInst..10P2012A . DOI : 10.1088 / 1748-0221 / 10/12 / P12012 . S2CID 26941784 . 
  6. ↑ Презентация Кеннета Ричарда Лонга на 47-м совещании по сотрудничеству в рамках эксперимента по мюонному ионизационному охлаждению (MICE) ( pdf )

Внешние ссылки [ править ]

  • Официальный веб-сайт