Révolution en physique des particules : les chercheurs de Heidelberg à la recherche de nouvelles désintégrations !

Révolution en physique des particules : les chercheurs de Heidelberg à la recherche de nouvelles désintégrations !

La physique des particules traverse une phase passionnante, puisque l'expérience Mu3e de l'Institut Paul Scherrer bénéficie désormais d'un deuxième financement. Les physiciens de Heidelberg sont impliqués de manière significative dans ce projet de recherche révolutionnaire, qui vise à mieux comprendre les lois fondamentales de la physique.

L'un des objectifs centraux de l'expérience Mu3e est d'étudier les désintégrations des antimuons en un électron et deux positrons. Un tel processus est extrêmement improbable dans le modèle standard de la physique des particules, car il modifie le nombre de leptons. Cependant, selon les théories actuelles, notamment celles issues de la supersymétrie, cette désintégration pourrait se produire plus fréquemment qu’on ne le pensait auparavant. Les chercheurs ont l'intention d'analyser plus de 10^16 désintégrations de muons pour collecter des données précieuses sur ces événements rares.

Avancées technologiques

Les scientifiques de Heidelberg ont réalisé des progrès révolutionnaires dans le développement de technologies de détection essentielles à l'expérience Mu3e. Un détecteur de pixels en silicium ultrafin a été développé à l'Institut de physique sous la direction du professeur Schöning, qui enregistre les particules de désintégration avec une grande précision. En outre, un détecteur hautement développé permettant un enregistrement rapide du temps avec une résolution temporelle inférieure à 100 picosecondes a été conçu à l'Institut Kirchhoff de physique.

Afin de garantir une sensibilité élevée dans la recherche de désintégrations jusqu'alors non détectées, les dernières technologies sont utilisées dans l'instrumentation du détecteur de particules. Le détecteur présente une résolution spatiale supérieure à 200 μm, une résolution temporelle inférieure à 100 ps et une résolution énergétique supérieure à 0,5 MeV pour les électrons individuels. Ceci est rendu possible par l'utilisation de détecteurs à semi-conducteurs et de fibres scintillantes, qui permettent de mesurer avec précision les désintégrations.

Les résultats Rolls du financement

Avec les fonds approuvés, l’expérience Mu3e peut désormais être achevée et la structure peut être pleinement mise en œuvre. Les premières données de l’expérience sont attendues en 2026 et la collecte complète des données devrait être possible au plus tard en 2028. Cela signifie que les scientifiques seront capables de détecter la désintégration ou de fixer une limite supérieure de 10 ^ (-16) à la probabilité de désintégration, soit une amélioration de 10 000 fois par rapport aux expériences précédentes.

En outre, le financement comprendra également des fonds pour les travaux de développement d'une deuxième étape d'expansion de l'expérience, qui devrait commencer vers 2030. L'expérience Mu3e a le potentiel non seulement de tester les théories existantes de la physique des particules, mais également d'étudier de nouvelles particules claires du secteur sombre, telles que les photons sombres. En générant le faisceau de muons le plus intense au monde, une analyse de deux milliards de désintégrations par seconde aura lieu, ce qui revêt une importance capitale pour une recherche économique et fructueuse.

Les activités de recherche et développement en cours au sein de l’expérience Mu3e offrent non seulement de nouvelles perspectives pour la physique des particules, mais également des perspectives prometteuses pour la science future. Physicien d'Heidelberg et des partenaires internationaux tels que l'Université de Mayence, l'Institut de technologie de Karlsruhe et des institutions de Grande-Bretagne et de Suisse jouent un rôle crucial. Mu3e est donc suivi avec un grand intérêt tant par la communauté des chercheurs que par le grand public.