LEMMAACC

Un collisore a muoni rappresenta una delle migliori soluzioni per una futura macchina con energia di frontiera in quanto può fornire, sempre attraverso l’uso di particelle elementari, un’energia di centro di massa molto più elevata di qualsiasi collisore a elettroni. Tuttavia, pone una serie di sfide, ad esempio la vita media dei muoni di soli 2.2 $\mu$s e il raffreddamento dell’emittanza quando il fascio di muoni viene prodotto da protoni [1].

Il progetto LEMMA (Low EMittance Muon Accelerator) [2] si propone di studiare la possibilità di produrre muoni a bassa emittanza che non richiedano perciò raffreddamento. Beneficiando del processo di annichilazione e⁺ e^– in coppie di muoni, il progetto LEMMA prevede l’utilizzo di un fascio di positroni ad alta intensità e bassa emittanza, al di sopra della soglia di energia di produzione dei 43.7 GeV, incidente su un bersaglio fisso. Un primo programma di test sperimentali è partito nel 2016 e continua tuttora.

A causa dell’asimmetria della collisione, la vita del muone risulta estesa fino a 440$\mu$s. Il fascio di muoni risultante presenta una bassa emittanza trasversale e longitudinale, tuttavia di intensità molto bassa per via della piccola sezione d’urto di produzione.

Per ovviare alla limitata popolazione di muoni, LEMMAACC sta mettendo a punto un’ottica dei magneti e la dinamica di fascio di un anello di ACCumulazione per LEMMA che accumuli i muoni prodotti da un centinaio a un migliaio di passaggi dei pacchetti di positroni attraverso il bersaglio, incrementando così la popolazione di fasci di muoni con un aumento minimo dell’emittanza.

L’accumulatore di muoni stesso presenta diverse sfide. Deve avere una circonferenza molto piccola così da evitare perdite in termini di fasci di muoni dovuti al decadimento, un’ampia apertura dinamica di +/-20% per catturare tutti i muoni prodotti, una regione di interazione a basso beta comune ai tre fasci (e⁺, $\mu$⁺, $\mu$^–) a due differenti energie (e⁺ a 45 GeV e coppie di muoni a 22.5 GeV) dov’è collocato il bersaglio.

Maggiori dettagli sono disponibili ai seguenti link: