Las antipartículas de los electrones se llaman positrones. Se pueden crear golpeando un objetivo de metal pesado, como el tungsteno, con electrones de alta corriente y alta energía. Sin embargo, además de positrones, el objetivo genera cantidades casi iguales de electrones, capturados simultáneamente por fuerzas eléctricas y magnéticas en la sección de captura de positrones que sigue al objetivo.
Electrones y los fotones se separan por fuerza magnética justo después de la fase de captura. Es un desafío detectar positrones y electrones en la porción de captura simultáneamente. Tres factores dificultan verlos con claridad:
- Un entorno resistente a la radiación.
- Falta de espacio para colocar monitores de haz.
- La necesidad de distinguir entre positrones y electrones en un corto período de tiempo.
Se generan en grandes cantidades en la “SuperKEKB B-Factory” (SuperKEKB), donde se trituran en electrones con un brillo que establece récords mundiales. Los físicos investigan los misterios de la materia, antimateria desequilibrio y rastros de otras partículas exóticas fuera del modelo estándar al examinar los cientos de patrones de desintegración de los mesones B y anti-B en estos encuentros. Uno de los componentes importantes de este experimento es aumentar la intensidad de los positrones para aumentar la tasa de colisión.
Un equipo dirigido por el profesor Tsuyoshi Suwada de KEK instaló con éxito un nuevo tipo de monitor de haz en la fuente de positrones SuperKEKB.
Suwada dijo, “La idea es utilizar un monitor de haz de banda ancha con una simple antena de varilla. Esta idea es bien conocida en las técnicas de detección de ondas de radiofrecuencia. En la KEK se experimentó con éxito por primera vez con el uso de haces de partículas cargadas en aceleradores de alta energía, como por ejemplo haces de electrones y positrones. Resulta que un haz de electrones (o positrones) precede a un haz de positrones (o electrones) con algún intervalo de tiempo en el dominio del tiempo en el sección de captura.”
“Curiosamente, descubrimos en experimentos que el intervalo de tiempo entre electrones y positrones varía intrincadamente en el rango de 20 a 280 ps en promedio, y su orden de desplazamiento se intercambia dependiendo de las condiciones operativas de la sección de captura. En la fase de captura de 0 grados, los electrones con polaridad de señal negativa preceden a los positrones con polaridad de señal positiva, y el intervalo de tiempo es de 137 ps”.
“En la fase de captura de 180 grados, el positrones con polaridad de señal positiva preceden a los electrones con polaridad de señal negativa, y el intervalo de tiempo es de 140 ps. Resulta que el intervalo de tiempo entre los electrones y los positrones varía intrincadamente en el dominio del tiempo, y el orden de viaje se intercambia en las fases de captura de 50 y 230 grados”.
"Aplicada al SuperKEKB, la eficiencia de captura mejorada de positrones ayudó al SuperKEKB a mejorar su récord mundial de luminosidad".
“Es útil obtener información sobre los daños por radiación del sistema de monitorización del haz en el inyector linac durante su funcionamiento a largo plazo. Este nuevo monitor de haz podría aplicarse en las fábricas B de próxima generación y en las futuras e.+ e– colisionadores lineales”.
Referencia de la revista:
- Suwada, T. Observación directa del proceso de captura de positrones en la fuente de positrones de la fábrica B superKEKB. Sci Rep 12, 18554 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5
