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世界上首次直接观察电子和正电子捕获过程

电子的反粒子称为正电子。它们可以通过用高电流、高能电子撞击重金属(例如钨)目标来产生。然而,除了正电子之外,目标还产生几乎等量的电子,这些电子同时被跟随目标的正电子捕获部分中的电力和磁力捕获。

电子 光子在捕获阶段之后通过磁力分离。同时检测捕获部分中的正电子和电子是具有挑战性的。三个因素使得它们很难清晰地看到:

  • 抗辐射环境。
  • 缺乏放置光束监视器的空间。
  • 需要在短时间内区分正电子和电子。

它们在“SuperKEKB B 工厂”(SuperKEKB) 中大量生成,并以创下世界纪录的亮度被粉碎成电子。物理学家探究物质的奥秘, 反物质 通过检查 B 介子和反 B 介子在这些遭遇中的数百种衰变模式,发现不平衡,以及标准模型之外的其他奇异粒子的痕迹。该实验的重要组成部分之一是提高正电子强度以提高碰撞率。

KEK 的 Tsuyoshi Suwada 教授领导的团队成功地将新型光束监视器安装到 SuperKEKB 正电子源中。

诹访田 说过“我们的想法是使用带有简单杆状天线的宽带波束监视器。这个想法在射频波检测技术中是众所周知的。 KEK 首次成功地在高能加速器中使用带电粒子束(例如电子束和正电子束)进行了实验。事实证明,在时域中,电子(或正电子)束先于正电子(或电子)束,并且有一定的时间间隔。 捕获部分。”

“有趣的是,我们在实验中发现, 电子和正电子 平均在 20 至 280 ps 的范围内错综复杂地变化,并且它们的行进顺序根据捕获部分的操作条件而互换。在0度捕获相位时,负信号极性的电子先于正信号极性的正电子,时间间隔为137 ps。”

“在 180 度的捕获阶段, 正电子 正信号极性的电子先于负信号极性的电子,时间间隔为140 ps。事实证明,电子和正电子之间的时间间隔在时域中错综复杂地变化,并且行进顺序在 50 度和 230 度的捕获相位处互换。”

“应用到 SuperKEKB 中,增强的正电子捕获效率帮助 SuperKEKB 提高了其世界纪录的光度。”

“在喷射器直线加速器的长期运行中,可以获得有关光束监测系统辐射损伤的有用信息。这种新型光束监测器可应用于下一代 B 工厂和未来 e 工厂+ e 线性对撞机。”

杂志参考:

  1. Suwada, T. 在 superKEKB B 工厂的正电子源直接观察正电子捕获过程。 Sci Rep 12, 18554 (2022)。 DOI: 10.1038/s41598-022-22030-5

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