化工儀器網手機版
移動端訪問更便捷
科學家基于上海超強超短激光實驗裝置驗證臺式化繆子源
2025年05月31日 09:20:05
來源：化工儀器網 點擊量：5747
近期，中國科學院上海光學精密機械研究所與中國工程物理研究院激光聚變研究中心、中國科學院近代物理研究所、中國科學院高能物理研究所、中國科學技術大學等合作，依托上海超強超短激光實驗裝置(SULF)開展合作實驗，利用超快激光尾場加速產生的GeV量級高能電子束與轉換靶作用，國際首次完成了臺式化繆子源的實驗驗證。
超強超短激光與鉛靶的碰撞中，一種曾僅存于宇宙射線或巨型加速器的神秘粒子——繆子(μ子)被成功捕獲，標志著粒子源小型化時代的重大突破。
繆子是標準模型中組成物質世界的基本粒子之一，屬于第二代輕子，其質量約為電子的207倍，被稱為“胖電子”。它在真空中壽命僅約2.2微秒，衰變時釋放一個電子和兩個中微子。
近期，中國科學院上海光學精密機械研究所與中國工程物理研究院激光聚變研究中心、中國科學院近代物理研究所、中國科學院高能物理研究所、中國科學技術大學等合作，依托上海超強超短激光實驗裝置(SULF)開展合作實驗，利用超快激光尾場加速產生的GeV量級高能電子束與轉換靶作用，國際首次完成了臺式化繆子源的實驗驗證。
繆子作為探索物質深層規律的“探針”，在多個前沿領域具有不可替代的價值。然而長久以來，繆子供給被宇宙射線與大型加速器壟斷。宇宙射線繆子通量極低(<1個/平方厘米/分鐘)，而全球僅有日本J-PARC、瑞士PSI等少數加速器可產生繆子，運行成本高昂且機時稀缺。
研究團隊利用SULF的重頻拍瓦激光與氣體靶相互作用產生了GeV量級高能量電子束，進一步與鉛轉換靶相互作用產生繆子。團隊提出利用繆子較長壽命探測其衰變電子并多發次累計的新方法，提升了繆子統計量和測量信噪比。高能電子產生繆子機制主要包括Bethe-Heitler和Photo-/electro-production兩類：前者繆子能量高、方向性好但截面低，后者發射近似4π立體角，截面高出3~4個數量級。厘清激光產生繆子的主導機制對其應用至關重要。團隊通過多探測器測量繆子角分布，發現激光尾場加速電子與靶材作用生成的繆子特性更接近4π立體角發射，明確了當前激光產生的繆子主要源于含π介子衰變的Photo-/electro-production過程。
研究發現，繆子產生效率可達0.01?μ/e-，單發激光繆子產額達107。進一步評估顯示，當前激光技術有望實現產額達103/s的高極化繆子，滿足繆子磁共振與核譜學研究需求，為小型激光實驗室開展繆子科學研究打開新大門。
相關研究成果Proof-of-principle demonstration of muon production with an ultrashort high-intensity laser于近日發表在《自然-物理》(Nature Physics)上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國科學院相關項目等的支持。
參考 來源： 上海光學精密機械研究所
相關閱讀 Related Reading
查看更多+-
河南農業大學就“河南農業大學先進農業技術開放創新平臺建設項目設備采購 八期項目”發布招標公告，預算586萬元。2025-08-14 11:13:31
-
近日，伊金霍洛旗生態保護與發展協調服務中心就“環境監測儀器采購項目”發布公開招標公告，預算金額為105萬元。2025-08-14 10:21:09
-
聯光元和近日宣布完成4億元人民幣A輪融資。本輪融資由公司天使輪股東上海聯和投資領投，資金將主要用于通訊和光加工領域的研發投入與產品...2025-08-14 08:34:35
-
華東師大突破光譜測量量子噪聲極限 實現中紅外量子增強光梳光譜
華東師范大學團隊突破雙光梳光譜技術量子噪聲限制，首創量子關聯增強雙光梳光譜技術（QC-DCS），為痕量分析、環境監測等領域提供新方...2025-08-13 11:29:23 -
化工儀器網整理了中國科學院屬科研單位近期的科研儀器設備采購意向，共有10個采購單位，61個采購項目，采購預算總金額達31726.1...2025-08-13 09:58:02
-
項目名稱：寧夏能化BDO運行部6萬噸/年PTMEG新材料化學品項目在線近紅外分析儀,項目編號：0712-254032503043,...2025-08-12 11:55:52
版權與免責聲明
- ①凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- ②本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- ③如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發表之日起一周內與本網聯系，否則視為放棄相關權利。
