Революция във физиката на елементарните частици: Изследователите от Хайделберг преследват нови разпади!

Революция във физиката на елементарните частици: Изследователите от Хайделберг преследват нови разпади!

Физиката на елементарните частици е изправена пред вълнуваща фаза, тъй като експериментът Mu3e в института Paul Scherrer сега се подкрепя с втори период на финансиране. Физиците от Хайделберг са значително ангажирани в този новаторски изследователски проект, който има за цел да придобие по-задълбочена представа за основните закони на физиката.

Централна цел на експеримента Mu3e е да изследва разпадането на антимуони в един електрон и два позитрона. Такъв процес е изключително малко вероятен в Стандартния модел на физиката на елементарните частици, защото променя лептонното число. Въпреки това, според настоящите теории, включително тези от суперсиметрията, това разпадане може да се случи по-често, отколкото се смяташе преди. Изследователите възнамеряват да анализират повече от 10^16 мюонни разпадания, за да съберат ценни данни за тези редки събития.

Технологичен напредък

Учените от Хайделберг постигнаха новаторски напредък в разработването на детекторни технологии, които са от съществено значение за експеримента Mu3e. Ултратънък силициев пикселен детектор е разработен във Физическия институт под ръководството на проф. Шьонинг, който записва разпадащите се частици с висока точност. В допълнение, високоразработен детектор за бързо записване на времето с времева разделителна способност по-малка от 100 пикосекунди е проектиран в Института по физика Кирхоф.

За да се осигури висока чувствителност при търсенето на неоткрит досега разпад, в апаратурата на детектора за частици се използват най-новите технологии. Детекторът има пространствена разделителна способност по-добра от 200 μm, времева разделителна способност по-малка от 100 ps и енергийна разделителна способност по-добра от 0,5 MeV за отделните електрони. Това става възможно благодарение на използването на полупроводникови детектори и сцинтилаторни влакна, които позволяват прецизното измерване на разпадите.

The Rolls резултати от финансирането

С одобрените средства експериментът Mu3e вече може да бъде завършен и структурата може да бъде напълно внедрена. Първите данни от експеримента се очакват през 2026 г., а пълното събиране на данни трябва да бъде активирано най-късно до 2028 г. Това означава, че учените ще могат да открият разпад или да поставят горна граница от 10^(-16) на вероятността от разпад, 10 000-кратно подобрение в сравнение с предишни експерименти.

В допълнение, финансирането ще включва и средства за развойна работа на втори етап на разширяване на експеримента, който е планиран да започне около 2030 г. Експериментът Mu3e има потенциала не само да тества съществуващите теории за физиката на елементарните частици, но и да изследва нови, леки частици от тъмен сектор, като тъмни фотони. Чрез генерирането на най-интензивния мюонен лъч в света ще се извърши анализ на два милиарда разпада в секунда, което е от огромно значение за икономическите и ползотворни изследвания.

Продължаващата изследователска и развойна дейност в рамките на експеримента Mu3e предлага не само нови перспективи за физиката на елементарните частици, но и обещаваща перспектива за бъдещата наука. физик от Хайделберг и международни партньори като Университета в Майнц, Технологичния институт в Карлсруе и институции от Великобритания и Швейцария играят решаваща роля. Mu3e следователно се следи с голям интерес както от изследователската общност, така и от широката общественост.