Muonés acelerados acercan los colisionadores de partículas de próxima generación a la realidad

Los muones se están moviendo.

En un paso hacia nuevos tipos de experimentos de física de partículas, los científicos enfriaron y luego aceleraron un haz de muones. Las partículas subatómicas, primos más pesados ​​de los electrones, podrían ser aceleradas y colisionar en futuros colisionadores de partículas con la esperanza de desbloquear secretos de la física. Pero primero, los científicos tienen que averiguar cómo darle un impulso de velocidad a los muones.

Contraintuitivamente, eso significa primero frenar los muones. Los muones en haces de partículas inicialmente van en todas direcciones. Para hacer que un haz sea adecuado para experimentos, las partículas primero necesitan ser frenadas y luego reaceleradas, todo en la misma dirección. Esta ralentización, o enfriamiento, fue demostrada por primera vez en 2020.

Ahora, los científicos no solo han enfriado los muones sino que también los han acelerado en un experimento en el Complejo de Investigación del Acelerador de Protones de Japón, o J-PARC, en Tokai. Los muones alcanzaron una velocidad de aproximadamente el 4 por ciento de la velocidad de la luz, o aproximadamente 12,000 kilómetros por segundo, informan los investigadores el 15 de octubre en arXiv.org.

Los científicos primero enviaron los muones a un aerogel, un material ligero que frenó los muones y creó muonio, una combinación similar a un átomo de un muón cargado positivamente y un electrón cargado negativamente. Luego, un láser eliminó los electrones, dejando atrás muones enfriados que campos electromagnéticos aceleraron.

Los colisionadores de muones podrían generar colisiones de mayor energía que las máquinas que chocan protones, que a su vez están compuestos por partículas más pequeñas llamadas quarks. La energía de cada protón se reparte entre sus quarks, lo que significa que solo parte de la energía se destina a la colisión. Los muones no tienen partes más pequeñas en su interior. Y son preferibles a los electrones, que pierden energía mientras circulan en un acelerador. Los muones no se ven tan afectados por ese problema gracias a su mayor masa.

Además de los colisionadores, los haces de muones son útiles para experimentos como la medición de las propiedades magnéticas de las partículas, un tema que ha confundido a los físicos.