Muon collider
મ્યુઓન કોલાઇડર એ તેના વૈચારિક ડિઝાઇન તબક્કામાં પ્રસ્તાવિત કણ પ્રવેગક સુવિધા છે જે પ્રમાણભૂત મોડેલના ચોકસાઇ અભ્યાસ માટે અને નવા ભૌતિકશાસ્ત્રની સીધી શોધ માટે મ્યુઓન બીમ સાથે અથડાય છે. મ્યુઓન લેપ્ટોનની બીજી પેઢીના છે, તેઓ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-ઊર્જા અથડામણમાં કુદરતી રીતે (ઉદાહરણ તરીકે પૃથ્વીના વાતાવરણ સાથે કોસ્મિક કિરણોની અથડામણ દ્વારા) અથવા કૃત્રિમ રીતે (કણ પ્રવેગકનો ઉપયોગ કરીને નિયંત્રિત વાતાવરણમાં) ઉત્પન્ન થાય છે. આવા અથડામણનો મુખ્ય પડકાર મ્યુઓનનું ટૂંકું જીવનકાળ છે. અગાઉના લેપ્ટોન કોલાઇડર્સમાં તમામ વપરાયેલ ઇલેક્ટ્રોન અને/અથવા તેમના વિરોધી કણો, પોઝિટ્રોન હોય છે. તેઓ CERN-આધારિત લાર્જ હેડ્રોન કોલાઇડર જેવા હેડ્રોન કોલાઇડર પર લાભ આપે છે, જેમાં લેપ્ટોન અથડામણ પ્રાથમિક કણો હોવાને કારણે પ્રમાણમાં "સ્વચ્છ" છે, જ્યારે પ્રોટોન જેવા હેડ્રોન સંયુક્ત કણો છે. તેમ છતાં સિંક્રોટ્રોન કિરણોત્સર્ગ દ્વારા ઊર્જાના નુકસાનને કારણે ઇલેક્ટ્રોન-પોઝિટ્રોન કોલાઇડર્સ ગોળાકાર પ્રવેગકોમાં હેડ્રોન કોલાઇડર્સ જેવી જ કેન્દ્ર-સમૂહ ઊર્જા સુધી અસરકારક રીતે પહોંચી શકતા નથી. એક મ્યુઓન ઇલેક્ટ્રોન કરતાં લગભગ 206 ગણો મોટો હોય છે, જે મ્યુઓનમાંથી સિંક્રોટ્રોન કિરણોત્સર્ગની માત્રાને લગભગ 1 અબજ પરિબળ દ્વારા ઘટાડે છે. ઘટાડેલા કિરણોત્સર્ગના નુકસાનથી સમકક્ષ ઇલેક્ટ્રોન/પોઝિટ્રોન કોલાઇડર્સ કરતાં ઘણી ઊંચી ડિઝાઇન ઊર્જા સાથે ગોળાકાર કોલાઇડર્સનું નિર્માણ શક્ય બને છે. આ ઉચ્ચ કેન્દ્ર-દળ ઊર્જા અને સ્વચ્છ અથડામણ વાતાવરણનું અનન્ય સંયોજન પ્રદાન કરે છે જે અન્ય કોઈ પણ પ્રકારના કણ અથડામણમાં પ્રાપ્ત કરી શકાતું નથી. એવું દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે મ્યુઓન કોલાઇડર કેટલાક ટેરા ઇલેક્ટ્રોનવોલ્ટ (ટીઇવી) ની ઊર્જા પ્રાપ્ત કરી શકે છે. ખાસ કરીને, 3 ટી. ઇ. વી. ની સામૂહિક ઊર્જાના કેન્દ્રથી શરૂ કરીને મ્યુઓન કોલાઇડર એ સૌથી વધુ ઊર્જા કાર્યક્ષમ પ્રકારનું કોલાઇડર છે, જ્યારે 10 ટી. ઇ. વી. પર તેની ભૌતિકશાસ્ત્રની પહોંચ સૂચિત 100 ટી. ઇ. વી. હેડ્રોન કોલાઇડર, એફ. સી. સી.-એચ. એચ. ની સરખામણીમાં હશે, જ્યારે એલ. એચ. સી. (27 કિ. મી.) ના કદની વીંટીમાં ફીટ કરવામાં આવશે, જેમાં ફ્યુચર સર્ક્યુલર કોલાઇડર માટે વધુ ખર્ચાળ 100 કિ. મી. લાંબી ટનલની જરૂર નથી. મ્યુઓન કોલાઇડર હિગ્સ બોસોનનું ઉત્પાદન કરવાની સ્વચ્છ અને અસરકારક રીત પણ પ્રદાન કરે છે. મ્યુઓન્સ ટૂંકા ગાળાના કણો છે જે તેમના વિશ્રામી માળખામાં 2.2 માઈક્રોનનું જીવનકાળ ધરાવે છે. આ હકીકત પ્રવેગક સંકુલ માટે એક ગંભીર પડકાર ઊભો કરે છેઃ મ્યુઓનને સડે તે પહેલાં ઉચ્ચ ઊર્જા સુધી વેગ આપવો પડે છે અને પ્રવેગકને નવા મ્યુઓનના સતત સ્રોતની જરૂર હોય છે. તે પ્રયોગની રચનાને પણ અસર કરે છેઃ મ્યુઓન સડો ઉત્પાદનો દ્વારા પ્રેરિત કણોનો ઊંચો પ્રવાહ આખરે ડિટેક્ટર સુધી પહોંચે છે, જેમાં આ કણોને અથડામણ ઉત્પાદનોથી અલગ પાડવા માટે અદ્યતન ડિટેક્ટર તકનીકો અને ઘટના-પુનર્નિર્માણ અલ્ગોરિધમ્સની જરૂર પડે છે. આજે માનવામાં આવતી બેઝલાઇન મ્યુઓન-ઉત્પાદન પદ્ધતિ ઉચ્ચ-ઊર્જા પ્રોટોન બીમ પર આધારિત છે જે પિયોન ઉત્પન્ન કરવાના લક્ષ્ય પર અસર કરે છે, જે પછી દિશા અને ઊર્જાનો નોંધપાત્ર ફેલાવો ધરાવતા મ્યુઓનમાં ક્ષીણ થાય છે, જેને રિંગમાં વધુ પ્રવેગ માટે ઘટાડવાની જરૂર છે. મ્યુઓનનું આ કહેવાતા 6D ઠંડક કરવાની સંભાવના મ્યુઓન આયોનાઇઝેશન કૂલિંગ પ્રયોગ (MICE) દ્વારા દર્શાવવામાં આવી છે. એક વૈકલ્પિક ઉત્પાદન પદ્ધતિ, લો એમિટેન્સ મ્યુઓન એક્સિલરેટર (LEMMA) એક નિશ્ચિત લક્ષ્ય પર અસર કરતી પોઝિટ્રોન બીમનો ઉપયોગ કરે છે, જે થ્રેશોલ્ડ સેન્ટર-ઓફ-માસ એનર્જી પર ઇલેક્ટ્રોન-પોઝિટ્રોન વિનાશ પ્રક્રિયામાંથી મ્યુઓન જોડીઓ ઉત્પન્ન કરે છે. પરિણામી બીમને ઠંડક તબક્કાની જરૂર નથી, પરંતુ તે ખૂબ જ ઓછા મ્યુઓન-ઉત્પાદન ક્રોસ સેક્શનથી પીડાય છે, જે હાલના પોઝિટ્રોન સ્રોતો સાથે ઉચ્ચ તેજસ્વીતા પ્રાપ્ત કરવાનું પડકારજનક બનાવે છે. 2009માં વાટાઘાટો ચાલી રહી હતી. પ્રવેગક સંકુલની પ્રથમ સમર્પિત ડિઝાઇન અને 3 ટી. ઇ. વી. સુધીની કેન્દ્ર-સમૂહ ઊર્જા માટે ડિટેક્ટર ડિઝાઇન <આઇ. ડી. 1> દરમિયાન અમેરિકન મ્યૂન પ્રવેગક કાર્યક્રમમાં વિકસાવવામાં આવી છે. 1. 5 ટી. ઈ. વી. મ્યૂન કોલાઇડર અને સી. એલ. આઈ. સી. પ્રયોગ વચ્ચે ભૌતિકશાસ્ત્ર-પહોંચની સરખામણીના પ્રકાશન પછી 2020 માં મ્યૂન કોલાઇડર પ્રોજેક્ટમાં રસ ફરી વધ્યો છે, ત્યારબાદ કણ ભૌતિકશાસ્ત્ર માટે યુરોપિયન વ્યૂહરચનાના સુધારા દ્વારા અનુસરવામાં આવ્યું છે, જેમાં 10 ટી. ઈ. વી. ની નજીક કેન્દ્ર-સમૂહ ઊર્જાને લક્ષ્યાંકિત કરતા મ્યૂન કોલાઇડરનો આંતરરાષ્ટ્રીય ડિઝાઇન અભ્યાસ શરૂ કરવાની ભલામણ કરવામાં આવી હતી. આંતરરાષ્ટ્રીય મ્યૂન આયોનાઇઝેશન કૂલિંગ પ્રયોગ સંદર્ભો પણ જુઓ બાહ્ય કડીઓ સૂચિત કણ પ્રવેગક