Le antiparticelle degli elettroni sono chiamate positroni. Possono essere creati colpendo un bersaglio di metallo pesante, come il tungsteno, con elettroni ad alta corrente e ad alta energia. Tuttavia, oltre ai positroni, il bersaglio genera quantità quasi uguali di elettroni, catturati simultaneamente dalle forze elettriche e magnetiche nella sezione di cattura dei positroni che segue il bersaglio.
elettroni e i fotoni vengono separati dalla forza magnetica subito dopo la fase di cattura. È difficile rilevare simultaneamente positroni ed elettroni nella porzione di cattura. Tre fattori rendono difficile vederli chiaramente:
- Un ambiente resistente alle radiazioni.
- Mancanza di spazio per posizionare i monitor del fascio.
- La necessità di distinguere tra positroni ed elettroni in un breve periodo di tempo.
Vengono generati in grandi quantità nella “SuperKEKB B-Factory” (SuperKEKB), dove vengono ridotti in elettroni con una luminosità che stabilisce record mondiali. I fisici indagano i misteri della materia, antimateria squilibrio e tracce di altre particelle esotiche al di fuori del modello standard esaminando le centinaia di modelli di decadimento dei mesoni B e dei mesoni anti-B in questi incontri. Uno dei componenti importanti di questo esperimento è l'aumento dell'intensità dei positroni per aumentare la velocità di collisione.
Un team guidato dal Prof. Tsuyoshi Suwada della KEK ha installato con successo un nuovo tipo di monitor del fascio nella sorgente di positroni SuperKEKB.
Suwada disse, “L’idea è quella di utilizzare un monitor a banda larga con una semplice antenna ad asta. Questa idea è ben nota nelle tecniche di rilevamento delle onde a radiofrequenza. È stato sperimentato con successo per la prima volta al KEK utilizzando fasci di particelle cariche in acceleratori ad alta energia, come fasci di elettroni e positroni. Si scopre che un fascio di elettroni (o positroni) precede un fascio di positroni (o elettroni) con un certo intervallo di tempo nel dominio del tempo nel sezione di cattura."
“È interessante notare che negli esperimenti abbiamo scoperto che l'intervallo di tempo tra elettroni e positroni varia in modo complesso nell'intervallo da 20 a 280 ps in media e il loro ordine di viaggio viene scambiato a seconda delle condizioni operative della sezione di cattura. Nella fase di cattura di 0 gradi, gli elettroni con polarità del segnale negativo precedono i positroni con polarità del segnale positivo e l’intervallo di tempo è di 137 ps.
“Nella fase di cattura di 180 gradi, il positroni con polarità del segnale positiva precedono gli elettroni con polarità del segnale negativa e l'intervallo di tempo è di 140 ps. Si scopre che l’intervallo di tempo tra gli elettroni e i positroni varia in modo complesso nel dominio del tempo, e l’ordine di viaggio è scambiato nelle fasi di cattura di 50 e 230 gradi”.
“Applicata al SuperKEKB, la maggiore efficienza di cattura dei positroni ha aiutato il SuperKEKB a migliorare la sua luminosità da record mondiale”.
“Informazioni utili riguardano il danno da radiazioni del sistema di monitoraggio del fascio da ottenere sul linac dell’iniettore nel suo funzionamento a lungo termine. Questo nuovo monitor del fascio potrebbe essere applicato nelle fabbriche B di prossima generazione e nelle future fabbriche e+ e- collisori lineari”.
Riferimento della Gazzetta:
- Suwada, T. Osservazione diretta del processo di cattura dei positroni presso la sorgente di positroni della fabbrica B superKEKB. Sci Rep 12, 18554 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5
