利用高能电子束产生μ介子的两种方案。利用激光唤醒场加速的高能电子束产生μ介子有两种可能的途径。一种是通过贝特-海特勒（BH）过程，另一种是通过先驱介子的衰变，包括光产/电产。其中，通过BH过程产生的μ介子能量较高，往往沿着电子束的入射方向发射，而通过先驱介子衰变产生的μ介子能量较低，在4π固角内均匀分布。

μ介子是一种类似于电子的基本粒子，但它们更重，衰变速度非?？欤粗恍杓肝⒚耄Ｑ芯喀探樽佑兄诩煅楹屯晟屏Ｗ游锢硌У谋曜?，同时还有可能揭示新的现象或效应。

迄今为止，在实验环境中产生μ介子主要是通过质子加速器来实现的，质子加速器是一种大型且昂贵的仪器。μ介子也可能来自宇宙射线，这种来自外太空的高能粒子射线会与地球大气层中的原子发生碰撞，产生μ介子和其他二次粒子。

中国工程物理研究院（CAEP）、中国科学院（CAS）和其他机构的研究人员最近推出了一种在实验环境中利用超短高强度激光产生μ介子的新方法。

《自然-物理》（Nature Physics）杂志发表的一篇论文概述了这种方法，他们利用这种方法获得了高产μ介子，每一个进入的电子可产生高达0.01个μ介子。

论文合著者顾玉秋（Yuqiu Gu）说：“μ介子在基础物理研究和应用物理研究中都发挥着重要作用?！?/span>

“一般来说，μ介子来自宇宙射线或质子加速器。前者受限于非常低的通量（小于 1/cm²/min），后者受限于有限的设施和高昂的运行成本。得益于啁啾脉冲放大（CPA）技术的快速发展，目前以激光渚射加速（LWFA）技术为基础，电子可以在几厘米内加速到 GeV 级?！?/span>

利用最近开发的激光放大技术，顾玉秋和他的同事们开始通过高能电子与转换目标的相互作用来产生μ介子。他们最近发表的论文首次报告了在激光实验室中成功产生μ介子的过程。

“高能电子与转换靶之间的相互作用是一个非常复杂的过程，涉及许多二次辐射过程，如伽马射线、中子、电子等?！惫私淌诮馐退?。

“由于μ介子的产生截面并不高，因此很难通过磁谱仪等方法确认μ介子的产生，探测器也容易被这些二次辐射饱和?！?/span>

实验装置示意图。

为了确认超短高强度激光产生的粒子确实是μ介子，研究人员不得不设计出一种不依赖磁谱仪的替代方法。最终，他们通过测量μ介子的静态衰变寿命（即它们在衰变前的静态寿命），确定了μ介子的身份。

“一方面，由于μ介子的寿命在微秒范围内，它们可以避免瞬时二次辐射的干扰，"Gu说。“另一方面，μ介子的寿命（2.2微秒）是一种独特的物理信号，可以很容易地与其他偶然巧合背景区分开来。

顾教授和他的同事们进行的原理验证实验取得了非常有希望的结果。

利用他们提出的方法，他们能够清楚地探测到所产生粒子的寿命谱，所观测到的光谱与已知的μ介子寿命相符，证实他们确实产生了μ介子。

π介子或μ介子的能量沉积。

顾玉秋说：“我们首次在激光实验室的新平台上产生了μ介子源?！?/span>

“我们的产率达到了 0.01 μ/e。以这次实验为例，每次发射的μ介子产率可达10⁷μ介子。在文章的补充信息中，我们进一步估算了在当前实验条件下表面μ介子和衰变μ介子的产率，产率有望达到 10³/s μ介子。”

“这种新型渺子源使小型激光实验室开展渺子相关研究（如高能渺子射线照相、μSR、MIXE等）成为可能，从而大大降低了渺子应用研究的门槛。”

该研究团队设计的新方法很快就能在较小的实验室中依靠激光技术高效地产生μ介子。未来，它将为μ介子相关研究开辟新的令人兴奋的可能性，从而有可能取得新的成果和成就。

“接下来，我们将首先对这个μ介子源的能谱分布和角度分布进行深入研究。”顾教授补充道。

“然后，我们计划利用这个μ介子源开展μ介子点投影放射成像、全光μ介子加速、μ介子核激发等研究?！?/span>

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