Les muons bougent.
Dans le cadre d'une avancée vers de nouveaux types d'expériences en physique des particules, les scientifiques ont refroidi puis accéléré un faisceau de muons. Les particules subatomiques, cousines lourdes des électrons, pourraient être accélérées et assemblées dans de futurs collisionneurs de particules dans l'espoir de percer des secrets de physique. Mais d’abord, les scientifiques doivent trouver comment augmenter la vitesse des muons.
Contre-intuitivement, cela signifie d’abord ralentir les muons. Les muons présents dans les faisceaux de particules vont initialement dans tous les sens. Pour fabriquer un faisceau adapté aux expériences, les particules doivent d’abord être ralenties puis réaccélérées, toutes dans la même direction. Ce ralentissement, ou refroidissement, a été démontré pour la première fois en 2020 (SN : 05/02/20).
Aujourd'hui, les scientifiques ont non seulement refroidi les muons, mais les ont également accélérés dans le cadre d'une expérience menée au Complexe japonais de recherche sur l'accélérateur de protons, ou J-PARC, à Tokai. Les muons ont atteint une vitesse d'environ 4 % de la vitesse de la lumière, soit environ 12 000 kilomètres par seconde, rapportent les chercheurs le 15 octobre sur arXiv.org.
Les scientifiques ont d’abord envoyé les muons dans un aérogel, un matériau léger qui ralentissait les muons et créait du muonium, une combinaison atomique d’un muon chargé positivement et d’un électron chargé négativement. Ensuite, un laser a éliminé les électrons, laissant derrière lui des muons refroidis que les champs électromagnétiques ont ensuite accélérés.
Les collisionneurs de muons pourraient générer des collisions à plus haute énergie que les machines qui écrasent des protons, eux-mêmes constitués de particules plus petites appelées quarks. L'énergie de chaque proton est répartie entre ses quarks, ce qui signifie que seule une partie de l'énergie est affectée à la collision. Les muons ne contiennent pas de petits morceaux à l’intérieur. Et ils sont préférables aux électrons, qui perdent de l’énergie lorsqu’ils tournent autour d’un accélérateur. Les muons ne sont pas aussi affectés par ce problème grâce à leur masse plus importante.
En plus des collisionneurs, les faisceaux de muons sont utiles pour des expériences telles que la mesure des propriétés magnétiques des particules, un sujet qui a dérouté les physiciens (SN : 10/08/23).
