Muon collider
میوون کولائڈر اپنے تصوراتی ڈیزائن کے مرحلے میں ایک مجوزہ ذرہ ایکسلریٹر سہولت ہے جو معیاری ماڈل کے درستگی کے مطالعے اور نئی طبیعیات کی براہ راست تلاش کے لیے میوون بیموں سے ٹکرا جاتی ہے۔ میوون کا تعلق لیپٹن کی دوسری نسل سے ہے، وہ عام طور پر اعلی توانائی کے تصادم میں یا تو قدرتی طور پر (مثال کے طور پر زمین کے ماحول کے ساتھ کائناتی شعاعوں کے تصادم سے) یا مصنوعی طور پر (ذرہ ایکسلریٹرز کا استعمال کرتے ہوئے کنٹرول شدہ ماحول میں) پیدا ہوتے ہیں۔ اس طرح کے کولائڈر کا اہم چیلنج میوون کی مختصر زندگی ہے۔ پچھلے لیپٹن کولائڈرز میں تمام استعمال شدہ الیکٹران اور/یا ان کے اینٹی پارٹیکلز، پوزیٹران ہوتے ہیں۔ وہ ہیڈرون کولائڈرز پر ایک فائدہ پیش کرتے ہیں، جیسے کہ سی ای آر این پر مبنی لارج ہیڈرون کولائڈر، اس میں کہ لیپٹن کے تصادم ابتدائی ذرات ہونے کی وجہ سے نسبتا "صاف" ہوتے ہیں، جبکہ ہیڈرون، جیسے کہ پروٹون، جامع ذرات ہوتے ہیں۔ پھر بھی الیکٹران پوزیٹرون کولائڈرز سنکروٹرون تابکاری کے ذریعے توانائی کے نقصان کی وجہ سے سرکلر ایکسلریٹرز میں ہیڈرون کولائڈرز کی طرح بڑے پیمانے پر اسی مرکز کی توانائی تک مؤثر طریقے سے نہیں پہنچ سکتے ہیں۔ ایک میوون الیکٹران سے تقریبا 206 گنا زیادہ بڑا ہوتا ہے، جو ایک میوون سے سنکروٹران تابکاری کی مقدار کو تقریبا 1 بلین کے عنصر سے کم کرتا ہے۔ تابکاری کا کم نقصان مساوی الیکٹران/پوزیٹرون کولائڈرز کے مقابلے میں بہت زیادہ ڈیزائن توانائیوں کے ساتھ سرکلر کولائڈرز کی تعمیر کے قابل بناتا ہے۔ یہ ایک اعلی مرکز کی بڑے پیمانے پر توانائی اور ایک صاف تصادم کے ماحول کا منفرد امتزاج فراہم کرتا ہے جو کسی بھی دوسرے قسم کے ذرہ کولائڈر میں قابل حصول نہیں ہے۔ یہ دکھایا گیا ہے کہ ایک میوون کولائڈر کئی ٹیرا الیکٹرون وولٹ (ٹی ای وی) کی توانائیاں حاصل کر سکتا ہے۔ خاص طور پر، 3 ٹی ای وی کی بڑے پیمانے پر توانائی کے مرکز سے شروع کرتے ہوئے ایک میوون کولائڈر سب سے زیادہ توانائی سے موثر قسم کا کولائڈر ہے، جبکہ 10 ٹی ای وی پر اس کی فزکس رسائی مجوزہ 100 ٹی ای وی ہیڈرون کولائڈر، ایف سی سی-ایچ ایچ کے مقابلے میں ہوگی، جبکہ ایل ایچ سی (27 کلومیٹر) کے سائز کے دائرے میں فٹ ہوتی ہے، بغیر مستقبل کے سرکلر کولائڈر کے لیے پیش گوئی کی گئی 100 کلومیٹر طویل سرنگ کی ضرورت کے۔ میوون کولائڈر ہگس بوسون تیار کرنے کا ایک صاف اور موثر طریقہ بھی فراہم کرتا ہے۔ میوون قلیل مدتی ذرات ہوتے ہیں جن کی زندگی ان کے آرام کے فریم میں 2.2 مائیکرو ایس ہوتی ہے۔ یہ حقیقت ایکسلریٹر کمپلیکس کے لیے ایک سنگین چیلنج پیش کرتی ہے: میوون کو گرنے سے پہلے اعلی توانائی کی طرف تیز کرنا پڑتا ہے اور ایکسلریٹر کو نئے میوون کے مسلسل ذریعہ کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ تجربے کے ڈیزائن کو بھی متاثر کرتا ہے: میوون ڈیک مصنوعات سے متاثر ہونے والے ذرات کا ایک اونچا بہاؤ بالآخر ڈٹیکٹر تک پہنچ جاتا ہے، جس میں ان ذرات کو تصادم کی مصنوعات سے ممتاز کرنے کے لیے جدید ڈٹیکٹر ٹیکنالوجیز اور ایونٹ ری کنسٹرکشن الگورتھم کی ضرورت ہوتی ہے۔ آج زیر غور بیس لائن میوون کی پیداوار کا طریقہ ایک اعلی توانائی والے پروٹون بیم پر مبنی ہے جو پیاون پیدا کرنے کے ہدف پر اثر انداز ہوتا ہے، جو پھر میوون میں ختم ہو جاتا ہے جس کی سمت اور توانائی کا کافی پھیلاؤ ہوتا ہے، جسے رنگ میں مزید تیز کرنے کے لیے کم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ میوون کی اس نام نہاد 6 ڈی کولنگ کو انجام دینے کے امکان کا مظاہرہ میوون آئنائزیشن کولنگ تجربہ (MICE) نے کیا ہے۔ پیداوار کا ایک متبادل طریقہ، لو ایمیٹنس میوون ایکسلریٹر (ایل ای ایم ایم اے) ایک مقررہ ہدف پر اثر انداز ہونے والے پوزیٹرون بیم کا استعمال کرتا ہے تاکہ برقی پوزیٹرون کے خاتمے کے عمل سے بڑے پیمانے پر توانائی کے مرکز پر میوون کے جوڑے تیار کیے جا سکیں۔ نتیجے میں آنے والی بیم کو کولنگ اسٹیج کی ضرورت نہیں ہے، لیکن یہ بہت کم میوون-پروڈکشن کراس سیکشن سے دوچار ہے، جس کی وجہ سے موجودہ پوزیٹرون ذرائع کے ساتھ اعلی روشنی حاصل کرنا مشکل ہو جاتا ہے۔ 2009 میں بات چیت جاری تھی۔ ایکسلریٹر کمپلیکس اور ڈیٹیکٹر ڈیزائن کا پہلا وقف شدہ ڈیزائن سینٹر آف ماس انرجیز کے لیے 3 ٹی ای وی تک امریکی میوون ایکسلریٹر پروگرام کے اندر 2010-2015 کے دوران تیار کیا گیا ہے۔ 1. 5 ٹی ای وی میوون کولائڈر اور سی ایل آئی سی تجربے کے درمیان طبیعیات تک رسائی کے موازنہ کی اشاعت کے بعد 2020 میں میوون کولائڈر پروجیکٹ میں دلچسپی ایک بار پھر بڑھ گئی ہے، اس کے بعد ذرہ طبیعیات کے لیے یورپی حکمت عملی کو اپ ڈیٹ کیا گیا، جس میں 10 ٹی ای وی کے قریب مرکز کی بڑے پیمانے پر توانائیوں کو نشانہ بنانے والے میوون کولائڈر کا بین الاقوامی ڈیزائن مطالعہ شروع کرنے کی سفارش کی گئی تھی۔ بین الاقوامی میوون آئنائزیشن کولنگ تجربہ حوالہ جات بیرونی روابط مجوزہ ذرہ ایکسلریٹر بھی دیکھیں۔