Positron là phản hạt của electron. Các nhà khoa học của SuperKEKB B-Factory (SuperKEKB) đã chế tạo các thiết bị sản xuất với lượng lớn positron và bắn phá bia tạo các electron đạt “độ sáng” kỷ lục thế giới. Thông qua cách nghiên cứu hàng trăm mô hình phân rã của meson B và meson phản B đối với va chạm positron tạo electron, các nhà khoa học đã theo dõi sự mất cân bằng vật chất và phản vật chất cũng như dấu vết của các hạt kỳ lạ khác ngoài mô hình chuẩn. Để cải thiện tốc độ va chạm, kết quả nghiên cứu đã khẳng định việc tăng cường positron đóng vai trò chính.
Positron có thể được tạo ra bằng cách bắn phá các electron năng lượng cao và dòng điện cao vào bia làm bằng kim loại nặng, chẳng hạn như vonfram. Tuy nhiên, số lượng electron được tạo ra là bằng nhau và chúng đồng thời bị bắt bởi các lực điện và từ trong phần bắt giữ positron. Positron được tách ra khỏi các electron bằng lực từ ngay sau khi bị “bắt giữ”. Rất khó để phát hiện các positron độc lập và electron cùng lúc trong các phần bị “bắt giữ”. Có ba lý do khiến việc đo lường gặp khó khăn trong quá trình chụp ảnh: Đầu tiên, hầu như không có không gian để đặt bất kỳ màn chùm tia nào; thứ hai, trong môi trường bức xạ, mục tiêu ở gần các thiết bị đo đạc; và thứ ba, khoảng thời gian tương tác positron và electron là rất ngắn bởi chúng đi qua phần bắt giữ gần như đồng thời.
Nhóm các nhà khoa học do Giáo sư Tsuyoshi Suwada của KEK dẫn đầu đã cài đặt thành công một loại màn chùm tia mới vào nguồn positron SuperKEKB. Suwada nói: “Ý tưởng là sử dụng một màn chùm tia băng rộng với một ăng-ten thanh đơn giản”. Đây là phương pháp rất nổi tiếng trong các kỹ thuật phát hiện sóng tần số vô tuyến. Người ta đã thử nghiệm thành công việc sử dụng các chùm hạt tích điện trong các máy gia tốc năng lượng cao, chẳng hạn như các chùm electron và positron. Họ phát hiện ra rằng một chùm electron (hoặc positron) đi trước chùm positron (hoặc electron) với một khoảng thời gian nào đó trong miền thời gian trong phần chụp.
Thiết bị góp tia băng rộng với bốn ăng ten que được đặt ở mọi góc 90 độ (Nguồn: KEK)
Các nhà khoa học đã xác định được khoảng thời gian giữa các electron và positron biến đổi phức tạp trong khoảng trung bình từ 20 đến 280 ps và thứ tự di chuyển của chúng được hoán đổi cho nhau tùy thuộc vào điều kiện hoạt động của phần bắt giữ. Ở giai đoạn bắt giữ bằng 0 độ, các electron có phân cực tín hiệu âm rõ ràng đi trước các positron có phân cực tín hiệu cộng và khoảng thời gian là 137 ps. Ở giai đoạn bắt giữ 180 độ, các positron có cực tín hiệu dương đi trước các electron có cực tính tín hiệu âm và khoảng thời gian là 140 ps. Khoảng thời gian giữa các electron và positron biến đổi phức tạp trong miền thời gian và thứ tự di chuyển được hoán đổi cho nhau ở các pha bắt giữ 50 và 230 độ.
Áp dụng cho SuperKEKB, hiệu quả thu giữ positron nâng cao đã giúp SuperKEKB cải thiện “độ sáng” kỷ lục thế giới của nó. Màn chùm tia mới này có thể được áp dụng trong thế hệ tiếp theo của các máy gia tốc tuyến tính e+e- trong tương lai. Kỹ thuật này có thể được áp dụng cho không chỉ các nguồn e+e+ thông thường mà cả các nguồn e+ tiên tiến trong các dự án máy gia tốc. Do các kết quả thu được cải thiện khả năng mô phỏng trong mọi phần chụp e+e+, cường độ e+e+ có thể được tối ưu hóa một cách có hệ thống bằng cách áp dụng kỹ thuật này trong không gian chùm tia đa chiều đối với các nguồn e+e+ cường độ cao.
Từ khóa: Positron; Electron; kỹ thuật chụp tia băng rộng; hạt nhân;
– CMD&DND –
