האנטי-חלקיקים של אלקטרונים נקראים פוזיטרונים. הם יכולים להיווצר על ידי פגיעה במטרה של מתכת כבדה, כגון טונגסטן, עם אלקטרונים בעלי זרם גבוה ואנרגיה גבוהה. עם זאת, בנוסף לפוזיטרונים, המטרה מייצרת כמויות כמעט שוות של אלקטרונים, הנתפסות בו-זמנית על ידי כוחות חשמליים ומגנטיים בקטע לכידת הפוזיטרון שעוקב אחר המטרה.
אלקטרונים ופוטונים מופרדים בכוח מגנטי ממש לאחר שלב הלכידה. זה מאתגר לזהות פוזיטרונים ואלקטרונים בחלק הלוכד בו זמנית. שלושה גורמים מקשים על ראייתם בבירור:
- סביבה קשה בקרינה.
- חוסר מקום להצבת צגי קרן.
- הצורך להבחין בין פוזיטרונים לאלקטרונים בפרק זמן קצר.
הם נוצרים בכמויות גדולות ב-"SuperKEKB B-Factory" (SuperKEKB), שם הם נמחצים לאלקטרונים בבהירות הקובעת שיאי עולם. פיזיקאים בודקים את מסתורי החומר, אנטי חומר חוסר איזון, ועקבות של חלקיקים אקזוטיים אחרים מחוץ למודל הסטנדרטי על ידי בחינת מאות דפוסי ההתפרקות של B mesons ואנטי B mesons במפגשים אלה. אחד המרכיבים החשובים בניסוי זה הוא העלאת עוצמת הפוזיטרון כדי להגביר את קצב ההתנגשות.
צוות בראשות פרופ' Tsuyoshi Suwada מ-KEK התקין בהצלחה סוג חדש של מוניטור קרן במקור הפוזיטרון SuperKEKB.
סוואדה אמר, "הרעיון הוא להשתמש בצג קרן רחב פס עם אנטנת מוט פשוטה. רעיון זה מוכר היטב בטכניקות גילוי גלי רדיו. הוא נוסה בהצלחה בשימוש באלומות חלקיקים טעונות במאיצים בעלי אנרגיה גבוהה, כגון קרני אלקטרונים ופוזיטרונים, לראשונה ב-KEK. מסתבר שקרן אלקטרונים (או פוזיטרונים) קודמת לאלומת פוזיטרונים (או אלקטרונים) עם מרווח זמן מסוים בתחום הזמן ב- קטע לכידה."
"מעניין, מצאנו בניסויים שמרווח הזמן בין אלקטרונים ופוזיטרונים משתנה באופן מורכב בטווח של 20 עד 280 ps בממוצע, וסדר הנסיעה שלהם משתנה בהתאם למצב הפעולה של קטע הלכידה. בשלב הלכידה של 0 מעלות, האלקטרונים עם קוטביות האות מינוס מקדימים את הפוזיטרונים עם קוטביות האות פלוס, ומרווח הזמן הוא 137 ps."
"בשלב הלכידה של 180 מעלות, ה פוזיטרונים עם קוטביות אות פלוס מקדימים את האלקטרונים עם קוטביות אות מינוס, ומרווח הזמן הוא 140 ps. מסתבר שמרווח הזמן בין האלקטרונים והפוזיטרון משתנה בצורה מורכבת בתחום הזמן, וסדר הנסיעה מתחלף בשלבי הלכידה של 50 ו-230 מעלות".
"מיושם ב-SuperKEKB, יעילות הלכידה המשופרת של פוזיטרונים עזרה ל-SuperKEKB לשפר את שיא הזוהר העולמי שלו."
"מידע שימושי הוא על נזקי הקרינה של מערכת ניטור האלומה שיתקבלו במזרק linac בפעולה לטווח ארוך יותר. מוניטור אלומה חדש זה יכול להיות מיושם במפעלי B של הדור הבא ובעתיד e+ e- מתנגשים ליניאריים."
עיון ביומן:
- Suwada, T. תצפית ישירה בתהליך לכידת פוזיטרונים במקור הפוזיטרונים של מפעל B SuperKEKB. Sci נציג י"ב, 12 (18554). DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5
