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：5684
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+-
第十五屆中國生命科學公共平臺管理與技術發展研討會分論壇五：分子互作技術論壇
本屆研討會主題為 “加強生命科學儀器全生命周期管理，提升專業技術人才創新能力，開創平臺技術共享新模態”2025-07-17 09:05:23 -
預算1173.848萬元 呼和浩特市文物考古研究所采購文物保護專用設備
近日，呼和浩特市文物考古研究所委托呼和浩特市政府采購中心組織公開招標，采購超景深顯微鏡、便攜式紅外光譜儀等文物保護專用設備，預算1...2025-07-16 09:55:41 -
近日，大連工業大學就“大連工業大學分析測試平臺建設項目-教學、科研平臺建設項目”發布公開招標公告，預算金額為554.5萬元。2025-07-16 09:25:27
-
近日，江陰疾控中心就“江陰疾控中心實驗室設備采購項目”發布公開招標公告，預算金額為134萬元。2025-07-16 09:10:51
-
中國人民公安大學就“中國人民公安大學實驗室二建設采購項目”發布招標文件，預算290萬元。2025-07-14 08:54:40
-
多地海關連續發布多項儀器采購意向，計劃采購原子熒光光度計、電感耦合等離子體發射光譜儀、液相色譜儀等儀器設備，預算超3.4億元。2025-07-11 16:00:05
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。
