Мюонный коллайдер — класс проектов установок со встречными пучками мюонов (μ+μ−) высокой энергии. Эксперименты на мюонных коллайдерах были предложены впервые в начале 1970-х годов А. Н. Скринскимμ+μ− Possibilities, Morges Seminar 1971 - Intersecting Storage Rings at Novosibirsk, A.N. Skrinsky. и D. NeufferHigh Luminosity Muon Collider Design , Robert Palmer, Juan Gallardo, Proc. LINAC-96, p.887..

К настоящему времени эксперименты по физике элементарных частиц на встречных пучках используют электрон-позитронные столкновения, или протон-протонные, протон-антипротонные. (Столкновения пучков ионов применялись на коллайдерах ISR, RHIC, LHC в основном для изучения структуры ядер.) e+e− столкновения являются очень "чистыми", поскольку электроны не имеют внутренней структуры, являются фундаментальными частицами. Однако получение сверхвысоких энергий ограниченно огромными потерями на синхротронное излучение в циклических ускорителях, потери возрастают пропорционально γ4. Мюоны обладают такими же свойствами как электроны, но тяжелее в 207 раз, что снимает проблему потерь на излучениеWhy a muon collider?, Mary Anne Cummings..

Основное препятствие в использовании мюонов — их малое время жизни, 2 мкс в собственной системе отсчёта. Время жизни можно значительно увеличить, если быстро ускорить частицы до ультрарелятивистских энергий. Принципиальная схема ускорительного комплекса включает в себяA Muon Collider as a Higgs Facoty , D. Neuffer et al., Proc. IPAC'2013, Shanghai, China, p.1472.: ускоритель интенсивного пучка протонов с высокой частотой повторений; мишень из вещества с тяжёлым ядром, принимающая высокую мощность (например, жидкая ртуть), для получения вторичного пучка пионов; распадный канал, где пионы распадаются на мюоны; секция быстрого охлаждения для получения малого эмиттанса; ускоритель высокой энергии; кольца коллайдера.

В настоящее время рассматриваются различные проекты на энергию от 120 ГэВ, для изучения бозона Хиггса, до 3 ТэВ в пучкеDesign of a 6 TeV Muon Collider , M-H. Wang et al., Proc IPAC'15, Richmond, USA, p.2226., как альтернатива проектам линейных коллайдеров ILC и CLIC. Ведутся эксперименты по охлаждению вторичного пучка мюонов (эксперимент , Muon Ionization Cooling Experiment).

См. также Коллайдер Ионизационное охлаждение

Примечания

Литература Particle Physicists Dream of a Muon Collider, Scientific American, 28 Aug 2023.

Категория:Коллайдеры Категория:Физика ускорителей