Revoluce ve fyzice částic: Výzkumníci z Heidelbergu hledají nové rozpady!

Revoluce ve fyzice částic: Výzkumníci z Heidelbergu hledají nové rozpady!

Částicová fyzika čelí vzrušující fázi, protože experiment Mu3e v Institutu Paula Scherrera je nyní podporován druhým obdobím financování. Fyzikové z Heidelbergu se významně podílejí na tomto převratném výzkumném projektu, jehož cílem je získat hlubší vhled do základních fyzikálních zákonů.

Ústředním cílem experimentu Mu3e je zkoumat rozpady antimionů na jeden elektron a dva pozitrony. Takový proces je ve Standardním modelu částicové fyziky extrémně nepravděpodobný, protože mění leptonové číslo. Podle současných teorií, včetně těch ze supersymetrie, však k tomuto rozpadu může docházet častěji, než se dosud předpokládalo. Vědci mají v úmyslu analyzovat více než 10^16 rozpadů mionů, aby shromáždili cenná data o těchto vzácných událostech.

Technologický pokrok

Vědci z Heidelbergu udělali převratný pokrok ve vývoji technologií detektorů, které jsou nezbytné pro experiment Mu3e. Ve Fyzikálním institutu byl pod vedením prof. Schöninga vyvinut ultratenký křemíkový pixelový detektor, který zaznamenává rozpadové částice s vysokou přesností. Kromě toho byl v Kirchhoff Institute for Physics navržen vysoce vyvinutý detektor pro rychlý záznam času s časovým rozlišením menším než 100 pikosekund.

Aby byla zajištěna vysoká citlivost při hledání dříve nezjištěného rozpadu, používají se v přístrojovém vybavení detektoru částic nejnovější technologie. Detektor má prostorové rozlišení lepší než 200 μm, časové rozlišení menší než 100 ps a energetické rozlišení lepší než 0,5 MeV pro jednotlivé elektrony. To je umožněno použitím polovodičových detektorů a scintilačních vláken, které umožňují přesné měření rozpadů.

The Rolls výsledky financování

Se schválenými finančními prostředky může být nyní experiment Mu3e dokončen a struktura může být plně implementována. První data z experimentu se očekávají v roce 2026 a plný sběr dat by měl být umožněn nejpozději do roku 2028. To znamená, že vědci budou schopni detekovat rozpad nebo stanovit horní hranici pravděpodobnosti rozpadu 10^(-16), což je 10 000násobné zlepšení ve srovnání s předchozími experimenty.

Financování navíc bude zahrnovat také finanční prostředky na vývojové práce na druhé expanzní fázi experimentu, která má začít kolem roku 2030. Experiment Mu3e má potenciál nejen otestovat stávající teorie částicové fyziky, ale také zkoumat nové, lehké tmavé sektorové částice, jako jsou tmavé fotony. Generováním nejintenzivnějšího mionového paprsku na světě dojde k analýze dvou miliard rozpadů za sekundu, což má obrovský význam pro ekonomický a plodný výzkum.

Pokračující výzkumná a vývojová činnost v rámci experimentu Mu3e nabízí nejen nové perspektivy pro částicovou fyziku, ale také slibné vyhlídky pro budoucí vědu. Heidelberský fyzik a mezinárodní partneři jako University of Mainz, Karlsruhe Institute of Technology a instituce z Velké Británie a Švýcarska hrají klíčovou roli. Mu3e je proto sledován s velkým zájmem jak výzkumné komunity, tak široké veřejnosti.