As antipartículas dos elétrons são chamadas de pósitrons. Eles podem ser criados atingindo um alvo de metal pesado, como o tungstênio, com elétrons de alta corrente e alta energia. Porém, além dos pósitrons, o alvo gera quantidades quase iguais de elétrons, capturados simultaneamente por forças elétricas e magnéticas na seção de captura de pósitrons que segue o alvo.
Elétrons e os fótons são separados pela força magnética logo após a fase de captura. É um desafio detectar pósitrons e elétrons na porção de captura simultaneamente. Três fatores tornam difícil vê-los claramente:
- Um ambiente resistente à radiação.
- Falta de espaço para colocar monitores de feixe.
- A necessidade de distinguir entre pósitrons e elétrons em um curto período de tempo.
Eles são gerados em grandes quantidades na “SuperKEKB B-Factory” (SuperKEKB), onde são transformados em elétrons com um brilho que estabelece recordes mundiais. Os físicos investigam os mistérios da matéria, antimatéria desequilíbrio e vestígios de outras partículas exóticas fora do modelo padrão, examinando as centenas de padrões de decaimento de mésons B e mésons anti-B nesses encontros. Um dos componentes importantes deste experimento é aumentar a intensidade do pósitron para aumentar a taxa de colisão.
Uma equipe liderada pelo Prof. Tsuyoshi Suwada da KEK instalou com sucesso um novo tipo de monitor de feixe na fonte de pósitrons SuperKEKB.
Suwada dito, “A ideia é usar um monitor de feixe de banda larga com uma antena simples. Esta ideia é bem conhecida nas técnicas de detecção de ondas de radiofrequência. Foi experimentado com sucesso o uso de feixes de partículas carregadas em aceleradores de alta energia, como feixes de elétrons e pósitrons, pela primeira vez na KEK. Acontece que um feixe de elétrons (ou pósitrons) precede um feixe de pósitrons (ou elétrons) com algum intervalo de tempo no domínio do tempo no seção de captura.”
“Curiosamente, descobrimos em experimentos que o intervalo de tempo entre elétrons e pósitrons varia intrinsecamente na faixa de 20 a 280 ps em média, e sua ordem de deslocamento é trocada dependendo da condição de operação da seção de captura. Na fase de captura de 0 graus, os elétrons com polaridade de sinal negativa precedem os pósitrons com polaridade de sinal positiva, e o intervalo de tempo é de 137 ps.”
“Na fase de captura de 180 graus, o pósitrons com polaridade de sinal positiva precedem os elétrons com polaridade de sinal negativa e o intervalo de tempo é de 140 ps. Acontece que o intervalo de tempo entre os elétrons e os pósitrons varia intrinsecamente no domínio do tempo, e a ordem de deslocamento é trocada nas fases de captura de 50 e 230 graus.”
“Aplicado ao SuperKEKB, a eficiência aprimorada de captura de pósitrons ajudou o SuperKEKB a melhorar seu recorde mundial de luminosidade.”
“Informações úteis são sobre os danos de radiação do sistema de monitoramento de feixe a serem obtidos no injetor linac em sua operação de longo prazo. Este novo monitor de feixe pode ser aplicado nas fábricas B da próxima geração e nas futuras fábricas.+ e- colisores lineares.”
Jornal de referência:
- Suwada, T. Observação direta do processo de captura de pósitrons na fonte de pósitrons da fábrica superKEKB B. Sci Rep 12 (18554). DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5
