تجربة التبريد الدولية لتأين الميون

تجربة التبريد التأيني الدولي للميونات ( MICE ) هي تجربة فيزيائية عالية الطاقة تُجرى في مختبر رذرفورد أبليتون . تُعتبر هذه التجربة معتمدة من قبل سيرن (RE11). ^{[ 1 ] [ 2 ]} صُممت MICE لإثبات تبريد الميونات بالتأين . [ 3 ^{] وهي عملية} يتم فيها تقليل انبعاثية الحزمة لتقليل حجمها، مما يسمح بتسريع عدد أكبر من الميونات في مسرعات ذات فتحات أصغر وبعدد أقل من المغناطيسات المُركِّزة. قد يُتيح ذلك بناء مسرعات ميونات عالية الكثافة، والتي يُمكن استخدامها، على سبيل المثال، في مصنع نيوترينو أو مصادم ميونات .

سيُقلل جهاز MICE من الانبعاثية العرضية لحزمة الميونات عبر خلية تبريد واحدة بطول 7 أمتار، وسيقيس هذا الانخفاض. استند التصميم الأصلي لجهاز MICE إلى مخطط مُبين في دراسة الجدوى الثانية. ^{[ 4 ]} وقد نُقّح هذا المخطط بشكل كبير في عام 2014. ^{[ 3 ]} سيتم إنتاج البيونات من هدف في مصدر النيوترونات ISIS ، ونقلها عبر خط شعاع حيث يتحلل معظمها إلى ميونات قبل دخولها إلى جهاز MICE. يتم اختبار التبريد باستخدام بلورات هيدريد الليثيوم (LiH) أو خلايا الهيدروجين السائل (LH2 ₎ ؛ وتُستخدم المغناطيسات لتركيز حزمة الميونات وتحليلها. سيقيس جهاز MICE أداء التبريد ضمن نطاق من زخم الحزمة يتراوح بين 150 و250 ميغا إلكترون فولت/ثانية تقريبًا.

يوفر خط شعاع الميونات في جهاز MICE شعاعًا منخفض الكثافة من الميونات لهذا الجهاز. تُنقل البيونات من هدف يقع على حافة شعاع بروتونات ISIS، عبر قناة اضمحلال البيونات، إلى خط نقل الميونات، ثم إلى جهاز MICE. وللاستخدام الأمثل للميونات، يُفضّل وجود توافق جيد بين خط شعاع النقل وقناة التبريد، مع إجراء عملية انتقاء أثناء التحليل. كما يجب أن يمنع خط الشعاع دخول الأحداث غير الميونية إلى قناة التبريد. ومن المتوقع أن يبلغ معدل الشعاع بضع مئات من الميونات في الثانية.

يجمع مشروع MICE بين أنظمة لتحديد وتتبع وتوجيه وتبريد الميونات. ^{[ 3 ]}

للتخلص من التشويش الناتج عن البيونات والإلكترونات، تُعدّ كواشف تشيرينكوف وكواشف زمن الطيران المكونات الخارجية للتجربة. ويقوم مقياس السعرات الحرارية الموجود في النهاية بتمييز الإلكترونات عن الميونات. ^{[ 5 ]}

يُقاس انبعاث الميون باستخدام كواشف تتبع الألياف المتلألئة في مجال مغناطيسي بقوة 4 تسلا، وذلك قبل وبعد خلية التبريد الرئيسية. ويمكن وضع مُشتِّت ضوئي أمام كاشف التتبع الأول لدراسة تبريد حزم الميون ذات الانبعاث الأكبر.

تتكون خلية التبريد الرئيسية من ممتص ثانوي من هيدريد الليثيوم، وتجويف ترددات الراديو (تجويف RF)، وملفات لتركيز الشعاع على الممتص الرئيسي المركزي (LiH أو LH ₂ )، وملفات مغناطيسية لتركيز الشعاع الخارج من الممتص الرئيسي، وتجويف RF ثانٍ، وممتص ثانوي آخر من هيدريد الليثيوم.

بينما تُساهم الممتصات الثانوية في التبريد، فإنّ غرضها الرئيسي هو إيقاف الإلكترونات المنبعثة في تجاويف الترددات الراديوية. صُممت هذه التجاويف لتسريع الميونات. ولأنها لا تستطيع التزامن مع الميونات الواردة، فإنّ بعضها سيتسارع بينما سيتباطأ البعض الآخر. تسمح قياسات زمن الطيران بحساب المجال الكهربائي الذي تعرضت له الميونات داخل التجاويف.

الممتص الرئيسي الأساسي عبارة عن قرص من هيدريد الليثيوم بسمك 65 مم (2.6 بوصة) . ويمكن بدلاً من ذلك استخدام وعاء من الهيدروجين السائل بطول 350 مم (14 بوصة) .   

اعتبارًا من عام 2017، بدأ مشروع MICE في جمع البيانات، ويجري النظر في إجراء ترقيات لخلايا التبريد لتصبح أطول. ^{[ 6 ]}

• الموقع الرسمي
• تسجيل تجربة الفئران على INSPIRE-HEP