ثورة في فيزياء الجسيمات: باحثو هايدلبرغ يطاردون اضمحلالات جديدة!

ثورة في فيزياء الجسيمات: باحثو هايدلبرغ يطاردون اضمحلالات جديدة!

تواجه فيزياء الجسيمات مرحلة مثيرة، حيث يتم الآن دعم تجربة Mu3e في معهد بول شيرير بفترة تمويل ثانية. ويشارك فيزيائيو هايدلبرغ بشكل كبير في هذا المشروع البحثي الرائد، والذي يهدف إلى اكتساب رؤى أعمق حول القوانين الأساسية للفيزياء.

الهدف الرئيسي لتجربة Mu3e هو دراسة اضمحلال الأنتيموونات إلى إلكترون واحد وبوزيترونين. مثل هذه العملية غير محتملة على الإطلاق في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات لأنها تغير رقم الليبتون. ومع ذلك، وفقًا للنظريات الحالية، بما في ذلك نظريات التناظر الفائق، قد يحدث هذا الاضمحلال بشكل متكرر أكثر مما كان يُعتقد سابقًا. ويعتزم الباحثون تحليل أكثر من 10^16 من اضمحلال الميون لجمع بيانات قيمة حول هذه الأحداث النادرة.

التقدم التكنولوجي

لقد حقق علماء هايدلبرغ تقدمًا رائدًا في تطوير تقنيات الكاشف التي تعتبر ضرورية لتجربة Mu3e. تم تطوير كاشف بيكسل من السيليكون فائق الرقة في معهد الفيزياء تحت إشراف البروفيسور شونينغ، والذي يسجل جزيئات الاضمحلال بدقة عالية. بالإضافة إلى ذلك، تم تصميم كاشف متطور للغاية لتسجيل الوقت السريع بدقة زمنية أقل من 100 بيكو ثانية في معهد كيرشوف للفيزياء.

من أجل ضمان حساسية عالية في البحث عن الاضمحلال الذي لم يتم اكتشافه من قبل، يتم استخدام أحدث التقنيات في أجهزة كاشف الجسيمات. يتمتع الكاشف باستبانة مكانية أفضل من 200 ميكرومتر، واستبانة زمنية أقل من 100 ps واستبانة طاقة أفضل من 0.5 ميجا فولت للإلكترونات الفردية. وقد أصبح هذا ممكنًا من خلال استخدام كاشفات أشباه الموصلات والألياف الوامضة، والتي تسمح بقياس التحلل بدقة.

نتائج رولز التمويل

وباستخدام الأموال المعتمدة، يمكن الآن إكمال تجربة Mu3e ويمكن تنفيذ الهيكل بالكامل. ومن المتوقع صدور البيانات الأولى من التجربة في عام 2026، ويجب تمكين جمع البيانات بالكامل بحلول عام 2028 على أبعد تقدير. وهذا يعني أن العلماء سيكونون قادرين على اكتشاف الاضمحلال أو وضع حد أعلى قدره 10^(-16) لاحتمالية الاضمحلال، وهو تحسن بمقدار 10000 ضعف مقارنة بالتجارب السابقة.

بالإضافة إلى ذلك، سيشمل التمويل أيضًا أموالًا لأعمال التطوير في مرحلة التوسعة الثانية للتجربة، والتي من المقرر أن تبدأ حوالي عام 2030. تتمتع تجربة Mu3e بالقدرة ليس فقط على اختبار النظريات الحالية لفيزياء الجسيمات، ولكن أيضًا للتحقيق في جسيمات القطاع المظلم الفاتح الجديدة، مثل الفوتونات المظلمة. ومن خلال توليد شعاع الميون الأكثر كثافة في العالم، سيتم إجراء تحليل لملياري اضمحلال في الثانية، وهو أمر ذو أهمية هائلة للبحوث الاقتصادية والمثمرة.

لا يقدم نشاط البحث والتطوير المستمر ضمن تجربة Mu3e وجهات نظر جديدة لفيزياء الجسيمات فحسب، بل يقدم أيضًا نظرة واعدة لعلم المستقبل. هايدلبرج فيزيائي ويلعب الشركاء الدوليون مثل جامعة ماينز ومعهد كارلسروه للتكنولوجيا ومؤسسات من بريطانيا العظمى وسويسرا دورًا حاسمًا. Mu3e ولذلك يتم متابعته باهتمام كبير من قبل كل من مجتمع البحث والجمهور الأوسع.