過去，大型強子對撞機發現全新的希格斯粒子，圓滿了標準模型，但其巔峰似乎止步於此，我們亟需更強大的工具來發現新粒子。努力了 20 年，科學家現在終於完成電離冷卻實驗產生珍貴繆子束，這是開發比強子對撞機還要更強大的「繆子對撞機」之必要步驟。
科學家完成突破性電離冷卻實驗，打造「繆子對撞機」現曙光
為了從最基本層面研究世間萬物，物理學家們喜歡將高能量的粒子粉碎在一起，然後過濾撞擊後的殘骸，試圖從中尋找衍生而出的新粒子，比如大型強子對撞機（LHC）在 2012 年發現了希格斯粒子（Higgs boson）。然而當今最強大的粒子對撞機如 LHC，自那之後就不再發現其他新粒子，讓科學家開始想打造更高能量的粒子加速器——碰撞能量越高，越可能發現更重的粒子。
於是，比 LHC 還要大 4 倍的新時代環狀對撞機（Future Circular Collider，FCC）正如火如荼建造中。
繆子電離冷卻實驗。
只不過利用質子束對撞進行實驗的 LHC、FCC 有個最大缺點：質子由稱為夸克的較小粒子組成，每個夸克僅攜帶一小部分能量，在碰撞時容易丟失訊息，意即很難追蹤是什麼粒子與什麼粒子碰撞、以及衍生什麼粒子。
為了避開這個問題，有些對撞機選擇利用電子與電子的反物質（正電子）來進行碰撞實驗，只不過這也有個缺點：電子沒有任何已知的內部結構，然而它們在改變方向時會產生輻射，這說明有效的電子粒子加速器必須又長又直，佔地極廣。
而繆子對撞機可以同時解決上述兩種加速器的缺點。首先，繆子在粒子物理學標準模型中為基本粒子，與同屬於輕子的電子具有相似性質，但質量約電子的 200 倍，並且改變方向時不會釋放太多輻射，代表建造繆子對撞機的佔地面積更小，成本更低。
只不過繆子對撞機也有屬於自己的缺點：為了製造繆子，科學家需先將一束質子束撞擊到目標中，產生其他會衰變併產生繆子的粒子，而繆子會從不同方向出現、能量也不一，然後在 2 微秒內又迅速衰變成其他粒子，因此要想對撞機中收集繆子，需將其快速冷卻或引導成有序的形狀，稱為繆子冷卻（Muon cooling）。
如今，進行了近 20 年的繆子電離冷卻實驗（Muon Ionization Cooling Experiment，MICE）終於有了確切進展。理論物理學家在 1970 年代末設計了電離冷卻法，但難以落實，因為必須產生強大電磁場來加速所有繆子，多次重複此過程以產生繆子束，科學家直到 2000 年代初期才對這種設備產生興趣，原因是：繆子會衰變成微中子，如果能收集繆子束，就能進一步研究幾乎不與物質相互作用的神秘微中子。
在 MICE 最新合作實驗中，科學家成功利用電離冷卻法創造出繆子束，帶我們看見開發更強大粒子加速器束的曙光，一旦電離冷卻技術成熟，科學家有朝一日將能打造專門研究微中子的對撞機。
2015年，在STFC的盧瑟福·阿普爾頓實驗室建設實驗期間，MICE設施團隊的成員。
新論文發表在《自然》（Nature）期刊。
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