摘要：在粒子物理的实验中，生成μ子一直是一个难题。通常，这一过程依赖于昂贵且庞大的质子加速器，或者利用宇宙射线中的高能粒子。然而，最近的研究通过超短高强度激光成功地在激光实验室中实现了μ子的生产，打破了长期以来的实验局限。

在粒子物理的实验中，生成μ子一直是一个难题。通常，这一过程依赖于昂贵且庞大的质子加速器，或者利用宇宙射线中的高能粒子。然而，最近的研究通过超短高强度激光成功地在激光实验室中实现了μ子的生产，打破了长期以来的实验局限。

通过激光束激发电子并使其与转换靶发生作用，研究者不仅解决了生成μ子这一挑战，还优化了该过程的实验方法。μ子作为一种质量较大的基本粒子，尽管衰变极为迅速，但它在高能物理实验中具有不可替代的地位。对于传统的粒子加速器来说，其操作成本和设施建设的要求使得大规模实验受到了极大的制约。

但这项新的方法能显著降低这一门槛。通过激光的先进技术，研究团队能够将电子加速到GeV级别，仅需几厘米的距离。与此同步，利用贝特-海特勒（Bethe-Heitler）过程和介子衰变这两种路径，研究者们获得了高效率的μ子生成。这项实验不仅打破了传统大规模加速器的限制，还为小型实验室的μ子研究开辟了新的可能。

传统上，要确认是否成功生成μ子，依赖磁谱仪等高精度工具。然而，由于μ子产生的横截面较小，且伴随着大量次级辐射，这使得常规检测手段容易被饱和。因此，研究团队改用了一种新的方法，通过测量μ子的衰变寿命来进行确认。由于μ子的寿命在微秒级，它能够有效避免其他次级辐射的干扰，同时其特有的衰变信号使得它与其他背景噪声容易区分。

在这项实验中，研究人员成功实现了μ子寿命谱的清晰检测，并发现其谱线与已知的μ子衰变寿命一致，进一步确认了该方法的有效性。通过这项新技术，μ子的产率已经能够达到每个入射电子产生0.01个μ子的水平，这意味着每次激光脉冲即可生成高达107个μ子。

通过这一方法，小型激光实验室也可以进行μ子相关的研究，如高能μ子X射线成像、μ子自旋共振等。这一突破性成果不仅大幅降低了μ子研究的技术门槛，还可能为粒子物理领域带来更多的发现和创新。

下一步，研究团队将深入探讨μ子源的能谱分布和角分布，计划开展μ子点投影成像、全光学μ子加速等前沿实验。这一领域的研究将使得粒子物理的研究进入一个新的时代，特别是对于那些希望进行粒子加速器研究的小型实验室，它们将不再依赖于庞大且昂贵的设施，而是通过激光技术，探索出更多可能性。

来源：老胡科学一点号