Elektronernas antipartiklar kallas positroner. De kan skapas genom att träffa ett mål av tungmetall, såsom volfram, med högström, högenergielektroner. Men förutom positroner genererar målet nästan lika stora mängder elektroner, samtidigt som de fångas av elektriska och magnetiska krafter i positroninfångningssektionen som följer målet.
elektroner och fotoner separeras av magnetisk kraft precis efter infångningsfasen. Det är utmanande att detektera positroner och elektroner i den infångande delen samtidigt. Tre faktorer gör det svårt att se dem tydligt:
- En strålningshård miljö.
- Brist på utrymme för att placera strålmonitorer.
- Behovet av att skilja mellan positroner och elektroner på kort tid.
De genereras i stora mängder i "SuperKEKB B-Factory" (SuperKEKB), där de krossas till elektroner med en ljusstyrka som sätter världsrekord. Fysiker undersöker materiens mysterier, antimateria obalans och spår av andra exotiska partiklar utanför standardmodellen genom att undersöka hundratals sönderfallsmönster för B-mesoner och anti-B-mesoner i dessa möten. En av de viktiga komponenterna i detta experiment är att höja positronintensiteten för att öka kollisionshastigheten.
Ett team ledd av prof. Tsuyoshi Suwada från KEK installerade framgångsrikt en ny typ av strålmonitor i SuperKEKB-positronkällan.
Suwada sade, "Tanken är att använda en bredbandsstrålemonitor med en enkel stavantenn. Denna idé är välkänd inom tekniker för detektering av radiofrekvensvågor. Det experimenterades framgångsrikt med att använda laddade partikelstrålar i högenergiacceleratorer, såsom elektron- och positronstrålar, för första gången på KEK. Det visar sig att en elektron (eller positron) stråle föregår en positron (eller elektron) stråle med ett visst tidsintervall i tidsdomänen i fånga avsnitt."
"Intressant nog fann vi i experiment att tidsintervallet mellan elektroner och positroner varierar mycket i intervallet 20 till 280 ps i genomsnitt, och deras färdordning växlas beroende på drifttillståndet för fångstsektionen. Vid infångningsfasen på 0 grader föregår elektronerna med minussignalpolaritet positronerna med plussignalpolaritet, och tidsintervallet är 137 ps."
"Vid fångstfasen på 180 grader, positroner med plussignalpolaritet föregå elektronerna med minussignalpolaritet, och tidsintervallet är 140 ps. Det visar sig att tidsintervallet mellan elektronerna och positronerna varierar intrikat i tidsdomänen, och reseordningen växlas vid infångningsfaserna 50 och 230 grader."
"Tillämpad i SuperKEKB hjälpte förbättrad infångningseffektivitet av positroner SuperKEKB att förbättra sin världsrekord ljusstyrka."
"Användbar information handlar om strålningsskadorna från strålövervakningssystemet som ska erhållas vid injektorn linac i dess långsiktiga drift. Denna nya strålmonitor kan användas i nästa generations B-fabriker och framtida e+ e- linjära kolliderare."
Tidskriftsreferens:
- Suwada, T. Direkt observation av positronfångningsprocessen vid positronkällan till superKEKB B-fabriken. Sci Rep 12, 18554 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5
