Elektronernes antipartikler kaldes positroner. De kan skabes ved at ramme et mål af tungmetal, såsom wolfram, med højstrøm, højenergielektroner. Ud over positroner genererer målet dog næsten lige store mængder elektroner, der samtidigt fanges af elektriske og magnetiske kræfter i positronfangstafsnittet, der følger målet.
elektroner og fotoner adskilles af magnetisk kraft lige efter indfangningsfasen. Det er udfordrende at detektere positroner og elektroner i den indfangende del samtidigt. Tre faktorer gør det svært at se dem klart:
- Et strålingshårdt miljø.
- Manglende plads til at placere strålemonitorer.
- Behovet for at skelne mellem positroner og elektroner på kort tid.
De genereres i store mængder i "SuperKEKB B-Factory" (SuperKEKB), hvor de knuses til elektroner med en lysstyrke, der sætter verdensrekorder. Fysikere ser på materiens mysterier, antistof ubalance og spor af andre eksotiske partikler uden for standardmodellen ved at undersøge de hundredvis af henfaldsmønstre for B-mesoner og anti-B-mesoner i disse møder. En af de vigtige komponenter i dette eksperiment er at hæve positronintensiteten for at øge kollisionshastigheden.
Et team ledet af prof. Tsuyoshi Suwada fra KEK installerede med succes en ny type strålemonitor i SuperKEKB positronkilden.
Suwada sagde, "Ideen er at bruge en bredbåndsstrålemonitor med en simpel stangantenne. Denne idé er velkendt inden for radiofrekvensbølgedetektionsteknikker. Det blev med succes eksperimenteret med at bruge ladede partikelstråler i højenergiacceleratorer, såsom elektron- og positronstråler, for første gang på KEK. Det viser sig, at en elektron (eller positron) stråle går forud for en positron (eller elektron) stråle med et vist tidsinterval i tidsdomænet i optagelsessektion."
”Interessant nok fandt vi i eksperimenter, at tidsintervallet mellem elektroner og positroner varierer meget i intervallet fra 20 til 280 ps i gennemsnit, og deres rejserækkefølge ændres afhængigt af driftstilstanden for optagelsessektionen. Ved indfangningsfasen på 0 grader går elektronerne med minussignalpolaritet forud for positronerne med plussignalpolaritet, og tidsintervallet er 137 ps."
"Ved indfangningsfasen på 180 grader, positroner med plussignalpolaritet går forud for elektronerne med minussignalpolaritet, og tidsintervallet er 140 ps. Det viser sig, at tidsintervallet mellem elektronerne og positronerne varierer indviklet i tidsdomænet, og rejserækkefølgen udveksles ved indfangningsfaserne på 50 og 230 grader."
"Anvendt i SuperKEKB hjalp forbedret indfangningseffektivitet af positroner SuperKEKB med at forbedre sin verdensrekord lysstyrke."
"Nyttig information handler om strålingsskader af strålemonitorsystemet, der skal opnås ved injektoren linac i dets længerevarende drift. Denne nye strålemonitor kan anvendes i næste generation af B-fabrikker og fremtidige e+ e- lineære kollidere."
Journal Reference:
- Suwada, T. Direkte observation af positronindfangningsproces ved positronkilden til superKEKB B-fabrikken. Sci Rep 12, 18554 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5
