Muon collider
म्यूऑन कोलाइडर अपने वैचारिक डिजाइन चरण में एक प्रस्तावित कण त्वरक सुविधा है जो मानक मॉडल के सटीक अध्ययन और नए भौतिकी की सीधी खोज के लिए म्यूऑन किरणों से टकराती है। म्यून्स लेप्टन्स की दूसरी पीढ़ी से संबंधित हैं, वे आम तौर पर उच्च-ऊर्जा टकराव में या तो प्राकृतिक रूप से (उदाहरण के लिए पृथ्वी के वायुमंडल के साथ ब्रह्मांडीय किरणों के टकराव से) या कृत्रिम रूप से (कण त्वरक का उपयोग करके नियंत्रित वातावरण में) उत्पन्न होते हैं। इस तरह के टकराव की मुख्य चुनौती म्यूऑन का छोटा जीवनकाल है। पिछले लेप्टॉन कोलाइडर्स में सभी प्रयुक्त इलेक्ट्रॉन और/या उनके एंटी-पार्टिकल्स, पॉज़िट्रॉन होते हैं। वे सी. ई. आर. एन.-आधारित लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर जैसे हैड्रॉन टकरावों पर एक लाभ प्रदान करते हैं, जिसमें लेप्टॉन टकराव प्राथमिक कण होने के कारण अपेक्षाकृत "स्वच्छ" होते हैं, जबकि प्रोटॉन जैसे हैड्रॉन समग्र कण होते हैं। फिर भी सिंक्रोट्रॉन विकिरण के माध्यम से ऊर्जा हानि के कारण इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन टकराव कुशलता से गोलाकार त्वरक में हैड्रॉन टकराव के समान द्रव्यमान ऊर्जा के केंद्र तक नहीं पहुंच सकते हैं। एक म्यूऑन इलेक्ट्रॉन की तुलना में लगभग 206 गुना अधिक भारी होता है, जो एक म्यूऑन से सिंक्रोट्रॉन विकिरण की मात्रा को लगभग 1 अरब के कारक से कम करता है। कम विकिरण हानि समतुल्य इलेक्ट्रॉन/पॉज़िट्रॉन कोलाइडर्स की तुलना में बहुत अधिक डिज़ाइन ऊर्जा वाले गोलाकार कोलाइडर्स के निर्माण को सक्षम बनाती है। यह द्रव्यमान के उच्च केंद्र ऊर्जा और एक स्वच्छ टकराव वातावरण का अनूठा संयोजन प्रदान करता है जो किसी अन्य प्रकार के कण टकराव में प्राप्त नहीं किया जा सकता है। यह दिखाया गया है कि एक म्यूऑन टकराव कई टेराइलेक्ट्रोनवोल्ट (टी. ई. वी.) की ऊर्जा प्राप्त कर सकता है। विशेष रूप से, 3 टी. ई. वी. की द्रव्यमान ऊर्जा के केंद्र से शुरू होकर एक म्यूऑन कोलाइडर सबसे अधिक ऊर्जा कुशल प्रकार का कोलाइडर है, जबकि 10 टी. ई. वी. पर इसमें प्रस्तावित 100 टी. ई. वी. हैड्रॉन कोलाइडर, एफ. सी. सी.-एच. एच. की तुलना में एक भौतिकी पहुंच होगी, जबकि एल. एच. सी. (27 कि. मी.) के आकार के एक वलय में फिट किया जाएगा, जिसमें फ्यूचर सर्कुलर कोलाइडर के लिए बहुत अधिक महंगी 100 कि. मी. लंबी सुरंग की आवश्यकता नहीं होगी। एक म्यूऑन टक्कर भी हिग्स बोसॉन के उत्पादन के लिए एक स्वच्छ और प्रभावी तरीका प्रदान करता है। म्यूऑन अल्पकालिक कण होते हैं जिनका जीवनकाल उनके विश्राम ढांचे में 2.2 माइक्रोन होता है। यह तथ्य त्वरक परिसर के लिए एक गंभीर चुनौती पेश करता हैः म्यून्स को क्षय होने से पहले उच्च ऊर्जा के लिए त्वरित किया जाना चाहिए और त्वरक को नए म्यून्स के निरंतर स्रोत की आवश्यकता होती है। यह प्रयोग डिजाइन को भी प्रभावित करता हैः म्यूऑन क्षय उत्पादों द्वारा प्रेरित कणों का एक उच्च प्रवाह अंततः डिटेक्टर तक पहुंचता है, जिसके लिए इन कणों को टकराव उत्पादों से अलग करने के लिए उन्नत डिटेक्टर तकनीकों और घटना-निर्माण एल्गोरिदम की आवश्यकता होती है। आज माना जाने वाला बेसलाइन म्यूऑन-उत्पादन विधि एक उच्च-ऊर्जा प्रोटॉन बीम पर आधारित है जो पियॉन का उत्पादन करने के लक्ष्य पर असर डालती है, जो फिर म्यूऑन में क्षय हो जाती है जिसमें दिशा और ऊर्जा का एक बड़ा प्रसार होता है, जिसे रिंग में आगे के त्वरण के लिए कम करने की आवश्यकता होती है। म्यूऑन के इस तथाकथित 6डी शीतलन को करने की संभावना को म्यूऑन आयनीकरण शीतलन प्रयोग (एम. आई. सी. ई.) द्वारा प्रदर्शित किया गया है। एक वैकल्पिक उत्पादन विधि, लो एमिटेन्स म्यूऑन एक्सेलेरेटर (एल. ई. एम. एम. ए.) द्रव्यमान ऊर्जा के केंद्र में इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन विनाश प्रक्रिया से म्यूऑन जोड़े का उत्पादन करने के लिए एक निश्चित लक्ष्य पर एक पॉज़िट्रॉन बीम का उपयोग करता है। परिणामी किरण को शीतलन चरण की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन बहुत कम म्यूऑन-उत्पादन क्रॉस सेक्शन से ग्रस्त है, जिससे मौजूदा पॉज़िट्रॉन स्रोतों के साथ उच्च चमक प्राप्त करना चुनौतीपूर्ण हो जाता है। 2009 में बातचीत चल रही थी। 3 टीईवी तक की द्रव्यमान ऊर्जा के केंद्र के लिए त्वरक परिसर और डिटेक्टर डिजाइन का पहला समर्पित डिजाइन 2010-2015 के दौरान अमेरिकी म्यूऑन त्वरक कार्यक्रम के भीतर विकसित किया गया है। 1. 5 टी. ई. वी. म्यूऑन कोलाइडर और सी. एल. आई. सी. प्रयोग के बीच भौतिकी-पहुंच तुलना के प्रकाशन के बाद 2020 में म्यूऑन कोलाइडर परियोजना में रुचि फिर से बढ़ गई है, जिसके बाद कण भौतिकी के लिए यूरोपीय रणनीति का अद्यतन किया गया है, जिसमें 10 टी. ई. वी. के करीब द्रव्यमान ऊर्जा के केंद्र को लक्षित करने वाले म्यूऑन कोलाइडर का एक अंतर्राष्ट्रीय डिजाइन अध्ययन शुरू करने की सिफारिश की गई थी। अंतर्राष्ट्रीय म्यूऑन आयनीकरण शीतलन प्रयोग संदर्भ भी देखें बाहरी लिंक प्रस्तावित कण त्वरक