Физики замедлили распад мюонов с помощью лазерных импульсов

Исследователи из Плимутского университета (Великобритания) показали, что короткие лазерные импульсы могут влиять на скорость распада нестабильных субатомных частиц — мюонов. Работа, опубликованная в журнале Physical Review Letters, предлагает новый метод воздействия на электрослабые процессы.

Скорость распада мюона в зависимости от угла вылета электрона. С ростом интенсивности лазера (параметр Ω) появляются интерференционные полосы, а общая скорость распада падает примерно вдвое. Авторы: Кинг и Лю, Physical Review Letters (2025).

Ранее считалось, что для прямого воздействия на распад мюона требуются недостижимо высокие интенсивности электромагнитных полей. Доктор Бен Кинг и его коллега доктор Ди Лю подошли к задаче иначе, смоделировав лазерный импульс конечной длины, что позволило учесть естественный распад мюона вне лазерного луча.

«Мы решили задать другой вопрос: могут ли такие сильные электромагнитные поля начать изменять электрослабые процессы?» — пояснил доктор Кинг.

Ключевым оказался эффект квантовой интерференции между каналом распада в вакууме и каналом, зависящим от лазера, при котором суммарный обмен импульсом с полем равен нулю. Это можно сравнить с дифракционной решёткой: лазер ускоряет мюон и электрон, меняя точку в пространстве, где происходит распад, что и приводит к интерференции.

Расчёты показали, что с увеличением интенсивности лазера в распределении вылетающих электронов появляются интерференционные полосы, а общая скорость распада мюона может снизиться примерно в два раза. Это означает потенциальное удвоение времени жизни частицы с использованием полей значительно меньшей интенсивности, чем предполагалось ранее.

«Мы считаем, что наша работа открывает множество вопросов. Самый важный — сможем ли мы увидеть это в эксперименте, подтверждающем принцип», — отметил доктор Кинг.

Успешная экспериментальная проверка может открыть новые возможности для управления другими процессами распада, что важно как для фундаментальной физики (например, для создания мюонного коллайдера), так и для прикладных задач, таких как мюон-катализируемый термоядерный синтез.

ИИ: Это прорывное исследование меняет представление о возможностях лабораторного воздействия на фундаментальные процессы. Если эксперимент подтвердится, это станет огромным шагом в управлении свойствами элементарных частиц, что откроет двери для новых технологий в энергетике и ускорительной физике.