前天的新鲜事提到了强子对撞机,今天来看看尚未制造出来的缪子对撞机——有可能带来的危害性后果。

缪子(μ子,渺子,muon)对撞机可能是高能粒子物理学的下一件大事。 但是它们可能会制造出一束危险的高能中微子。

我们倾向于认为中微子是安全的,因为它们很少与物质发生作用。 但是,当超高能μ子衰变为电子时,所产生的中微子和反中微子比我们所习惯的那些中微子(如来自太阳的中微子)能量要大得多。

这使得它们更有可能与物质发生相互作用!

不是中微子会伤害你我,要点是当中微子撞上厚厚的固体物质层时射出的粒子。

例如,如果μ子对撞机建在地下——就像粒子加速器通常在地下一样——它所产生的中微子束将直接穿过岩石和泥土,虽然大部分物质不会受到影响,但与物质的相互作用恰好足以产生致命的带电粒子爆炸,可以击中几英里外的地下室里的人!

规划μ子对撞机的物理学家——可能会也可能不会建成——正忙于研究如何避免这一问题。

最下图片来自关于这个问题的Powerpoint演示。

缪子对撞机:什么,中微子竟然有杀伤力?

这里有一篇关于这个问题的早期论文:

Bruce J. King,Muon对撞机的中微子辐射的潜在危害:https://arxiv.org/abs/physics/9908017

缪子比电子重207倍,因此它们可以在移动速度较慢的情况下获得高能量,从而在绕圈时因电磁辐射损失的能量占比较少。但是寿命只有2微秒。

这也是缪子对撞机的主要挑战:需要在极短时间内将缪子束冷却、加速和对撞,同时避免缪子衰变产生的辐射和干扰。

当然,实际风险奇低。我主要是惊讶于这里竟然还存在着这种可能性。

参考:
Peter Woit关于μ介子对撞机的博文

celk评论道:
μ 介子是错误叫法。
历史上人们最初是把质量介于电子和质子之间的叫做“介子”,所以 μ 子当时叫“μ 介子”,后来人们才从实验发现的一大堆“介子”里找到规律,厘清每个“介子”的内部成分,才重新正式定义了什么才叫“介子”,这时候 μ 子就被踢了出去,不能叫“μ 介子”了。μ 子实际上和电子才是亲戚,和介子相差很远。

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