Az elektronok antirészecskéit pozitronoknak nevezzük. Úgy hozhatók létre, hogy nagy áramerősségű, nagy energiájú elektronokkal eltalálnak egy nehézfém célpontot, például wolframot. A pozitronok mellett azonban a célpont csaknem azonos mennyiségű elektront generál, amelyeket egyszerre kapnak el elektromos és mágneses erők a célpontot követő pozitronbefogási szakaszban.
Az elektronok és a fotonokat mágneses erő választja el közvetlenül a befogási fázis után. Kihívást jelent a pozitronok és elektronok egyidejű kimutatása a befogó részben. Három tényező nehezíti a tisztánlátást:
- Sugárzásálló környezet.
- Helyhiány a sugármonitorok elhelyezésére.
- A pozitronok és az elektronok rövid időn belüli megkülönböztetésének szükségessége.
Nagy mennyiségben keletkeznek a „SuperKEKB B-gyárban” (SuperKEKB), ahol világrekordokat felállító fényerővel zúzzák elektronokká. A fizikusok az anyag titkaiba néznek, antianyag kiegyensúlyozatlanság és egyéb, a standard modellen kívüli egzotikus részecskék nyomai a B mezonok és az anti-B mezonok több száz bomlási mintázatának vizsgálatával ezekben a találkozásokban. Ennek a kísérletnek az egyik fontos összetevője a pozitronok intenzitásának növelése az ütközési arány növelése érdekében.
A KEK Prof. Tsuyoshi Suwada vezette csapat sikeresen telepített egy új típusú nyalábfigyelőt a SuperKEKB pozitronforrásba.
Suwada mondott, „Az ötlet az, hogy egy szélessávú nyalábmonitort használjunk egyszerű rúdantennával. Ez az ötlet jól ismert a rádiófrekvenciás hullámérzékelési technikákban. A KEK-en először sikeresen kísérleteztek töltött részecskenyalábok felhasználásával nagy energiájú gyorsítókban, például elektron- és pozitronnyalábokban. Kiderült, hogy egy elektron (vagy pozitron) nyaláb megelőzi a pozitron (vagy elektron) sugarat bizonyos időintervallumtal az időtartományban rögzítési szakasz.”
„Érdekes módon azt találtuk a kísérletekben, hogy a közötti időintervallum elektronok és pozitronok Átlagosan 20 és 280 ps között bonyolultan változik, és mozgási sorrendjük a rögzítési szakasz működési körülményeitől függően változik. A 0 fokos befogási fázisban a mínusz jelpolaritású elektronok megelőzik a plusz jelpolaritással rendelkező pozitronokat, és az időintervallum 137 ps.”
„A 180 fokos befogási fázisban a pozitronok plusz jelpolaritással megelőzik a mínusz jel polaritással rendelkező elektronokat, és az időintervallum 140 ps. Kiderült, hogy az elektronok és a pozitronok közötti időintervallum az időtartományban bonyolultan változik, és az utazási sorrend felcserélődik az 50 és 230 fokos befogási fázisokban.
„A SuperKEKB-ba alkalmazva a pozitronok fokozott befogási hatékonysága segített a SuperKEKB-nak világrekord fényerejének javításában.”
„Hasznos információ a linac befecskendezőnél nyerhető nyalábfigyelő rendszer sugárkárosodásáról annak hosszabb távú működése során. Ezt az új sugárfigyelőt a következő generációs B-gyárakban és a jövőbeli pl+ e- lineáris ütköztetők.”
Journal Reference:
- Suwada, T. Pozitronbefogási folyamat közvetlen megfigyelése a szuperKEKB B-gyár pozitronforrásánál. Sci Rep 12, 18554 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5
