Античастинки електронів називаються позитронами. Їх можна створити шляхом удару по мішені з важкого металу, наприклад вольфраму, електронами з високим струмом і високою енергією. Однак, окрім позитронів, мішень генерує майже однакову кількість електронів, одночасно захоплених електричними та магнітними силами в секції захоплення позитронів, що слідує за мішенню.
Електрони і фотони розділяються магнітною силою одразу після фази захоплення. Одночасне виявлення позитронів і електронів у захопленій частині складно. Чітко їх побачити важко через три фактори:
- Радіаційно стійке середовище.
- Відсутність місця для розміщення променевих моніторів.
- Необхідність розрізняти позитрони та електрони за короткий проміжок часу.
Вони генеруються у великих кількостях на «фабриці SuperKEKB B» (SuperKEKB), де вони подрібнюються на електрони з яскравістю, яка встановлює світові рекорди. Фізики заглядають у таємниці матерії, антиречовину дисбаланс і сліди інших екзотичних частинок поза стандартною моделлю, досліджуючи сотні моделей розпаду B-мезонів і анти-B-мезонів у цих зустрічах. Одним із важливих компонентів цього експерименту є підвищення інтенсивності позитронів для збільшення частоти зіткнень.
Команда під керівництвом професора Цуйоші Сувада з KEK успішно встановила новий тип монітора променя в джерело позитронів SuperKEKB.
Сувада сказав, «Ідея полягає в тому, щоб використовувати широкосмуговий монітор із простою стрижневою антеною. Ця ідея добре відома в техніці виявлення радіочастотних хвиль. На KEK вперше успішно експериментували з використанням пучків заряджених частинок у прискорювачах високої енергії, таких як пучки електронів і позитронів. Виявляється, електронний (або позитронний) пучок передує позитронному (або електронному) пучку з деяким інтервалом часу в часовій області в розділ захоплення».
«Цікаво, що в експериментах ми виявили, що часовий інтервал між електронів і позитронів складно змінюється в середньому в діапазоні від 20 до 280 пс, і їх порядок руху змінюється залежно від умов роботи секції захоплення. На фазі захоплення 0 градусів електрони з мінусовою полярністю сигналу передують позитронам з плюсовою полярністю сигналу, а часовий інтервал становить 137 пс».
«На фазі захоплення 180 градусів, позитронів з плюсовою полярністю сигналу передують електронам з мінусовою полярністю сигналу, а часовий інтервал становить 140 пс. Виявляється, часовий інтервал між електронами та позитронами складно змінюється в часовій області, а порядок подорожі змінюється на фазах захоплення 50 і 230 градусів».
«Покращена ефективність захоплення позитронів, застосована в SuperKEKB, допомогла SuperKEKB покращити свій світовий рекорд світності».
«Корисна інформація про радіаційні пошкодження системи моніторингу пучка, яку можна отримати на інжекторному лайнері при його довготривалій експлуатації. Цей новий монітор променя може бути застосований на B-фабриках наступного покоління та майбутніх e+ e- лінійні колайдери».
Довідка з журналу:
- Сувада, Т. Пряме спостереження процесу захоплення позитронів на джерелі позитронів B-фабрики superKEKB. Sci Rep 12, 18554 (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5
