Международная команда ученых из университета Сунь Ятсена и Института современной физики Китайской академии наук запустила амбициозный эксперимент MACE. Проект направлен на поиск чрезвычайно редкого явления, при котором мюоний (короткоживущая система из положительного мюона и электрона) превращается в антимюоний, — его аналог из антиматерии. Наблюдение такого процесса нарушило бы фундаментальное правило физики элементарных частиц — сохранение лептонного аромата, которое является частью Стандартной модели (СМ).
В СМ физики элементарных частиц лептоны являются бесструктурными частицами материи и подразделяются на три поколения (аромата). Лептоны разных ароматов обладают одинаковыми свойствами, за исключением их масс. СМ предполагает, что количество лептонов каждого поколения сохраняется во взаимодействиях. Такое сохранение известно, как сохранение лептонного аромата. Превращение мюония в антимюоний чувствительно к моделям, которые принципиально отличаются и могут раскрыть физику частиц, недоступную для других экспериментов.
Последнее экспериментальное ограничение на вероятность такого превращения было установлено в 1999 году. MACE нацелен улучшить чувствительность более чем в 100 раз, чтобы обнаружить вероятности превращения порядка O(10^-13).
Для эксперимента используется мощный пучок мюонов, новая мишень из силикатного аэрогеля и детекторы с высочайшей точностью. Конструкция интегрирует передовые технологии пучка, мишени и детекторов, чтобы изолировать сигнал от фона. Это делает MACE одним из самых чувствительных низкоэнергетических экспериментов по поиску нарушения лептонного аромата.
Если эксперимент пройдет успешно, он позволит ученым исследовать новую физику в диапазоне энергий от 10 до 100 ТэВ — уровне, который сопоставим или даже превосходит возможности будущих коллайдеров элементарных частиц. Также планируется, что MACE будет работать на начальном этапе, в ходе которого будут изучаться другие исключительно редкие процессы распада мюония и события, нарушающие лептонный аромат с рекордной чувствительностью.
Влияние MACE выходит за рамки фундаментальной физики. Технологии, разработанные для этого эксперимента, такие как усовершенствованные мишени для производства мюонов, системы транспортировки низкоэнергетических позитронов и детекторы с высоким разрешением, могут также найти применение в таких областях, как материаловедение и медицинские исследования.
Ранее Наука Mail рассказала о том, что в Китае ввели в эксплуатацию детектор удаленных нейтрино.
