Revolutsioon osakeste füüsikas: Heidelbergi teadlased jahivad uusi lagunemisi!

Revolutsioon osakeste füüsikas: Heidelbergi teadlased jahivad uusi lagunemisi!

Osakestefüüsika seisab silmitsi põneva etapiga, kuna Paul Scherreri instituudi Mu3e eksperimenti toetatakse nüüd teise rahastamisperioodiga. Heidelbergi füüsikud on märkimisväärselt kaasatud sellesse murrangulisesse uurimisprojekti, mille eesmärk on saada sügavam ülevaade füüsika põhiseadustest.

Mu3e katse keskne eesmärk on uurida antimuonide lagunemist üheks elektroniks ja kaheks positroniks. Selline protsess on osakeste füüsika standardmudelis äärmiselt ebatõenäoline, kuna see muudab leptoniarvu. Kuid praeguste teooriate, sealhulgas supersümmeetria teooriate kohaselt võib see lagunemine esineda sagedamini kui varem arvati. Teadlased kavatsevad analüüsida rohkem kui 10 ^ 16 müüoni lagunemist, et koguda väärtuslikke andmeid nende haruldaste sündmuste kohta.

Tehnoloogilised edusammud

Heidelbergi teadlased on Mu3e katse jaoks hädavajalike detektoritehnoloogiate väljatöötamisel teinud murrangulisi edusamme. Füüsika Instituudis töötati prof Schöningi juhtimisel välja üliõhuke räni pikslidetektor, mis salvestab lagunemisosakesed suure täpsusega. Lisaks töötati Kirchhoffi füüsikainstituudis välja kõrgelt arenenud detektor kiireks aja salvestamiseks, mille aja eraldusvõime on alla 100 pikosekundi.

Tagamaks kõrget tundlikkust seni avastamata lagunemise otsimisel, kasutatakse osakestedetektori mõõteriistades uusimaid tehnoloogiaid. Detektori ruumiline eraldusvõime on parem kui 200 μm, ajaline eraldusvõime alla 100 ps ja üksikute elektronide energiaeraldusvõime on parem kui 0,5 MeV. See on võimalik tänu pooljuhtdetektorite ja stsintillaatorkiudude kasutamisele, mis võimaldavad lagunemist täpselt mõõta.

Rahastamise Rollsi tulemused

Kinnitatud vahenditega saab nüüd Mu3e katse lõpule viia ja struktuuri täielikult rakendada. Esimesed andmed eksperimendist on oodata 2026. aastal ja täielik andmete kogumine peaks olema lubatud hiljemalt 2028. aastal. See tähendab, et teadlased suudavad tuvastada lagunemist või määrata lagunemise tõenäosuse ülempiiriks 10 ^ (-16), mis on 10 000-kordne paranemine võrreldes eelmiste katsetega.

Lisaks hõlmab rahastus ka vahendeid eksperimendi teise laiendusetapi arendustööks, mis peaks algama umbes 2030. aastal. Mu3e katsel on potentsiaali mitte ainult testida olemasolevaid osakeste füüsika teooriaid, vaid uurida ka uusi heledaid tumeda sektori osakesi, nagu tumedad footonid. Maailma kõige intensiivsema müüonikiire tekitamisel toimub kahe miljardi lagunemise analüüs sekundis, mis on majandusliku ja viljaka uurimistöö jaoks tohutu tähtsusega.

Mu3e eksperimendi raames käimasolev uurimis- ja arendustegevus ei paku mitte ainult osakestefüüsikale uusi vaatenurki, vaid ka paljutõotavaid väljavaateid tulevikuteadusele. Heidelbergi füüsik ja rahvusvahelised partnerid, nagu Mainzi ülikool, Karlsruhe tehnoloogiainstituut ning Suurbritannia ja Šveitsi institutsioonid, mängivad olulist rolli. Mu3e Seetõttu jälgivad seda nii teadlaskond kui ka laiem avalikkus suure huviga.