Forradalom a részecskefizikában: A heidelbergi kutatók új bomlásokat kergetnek!

Forradalom a részecskefizikában: A heidelbergi kutatók új bomlásokat kergetnek!

Izgalmas szakasz előtt áll a részecskefizika, mivel a Paul Scherrer Intézet Mu3e kísérletét most egy második finanszírozási időszakkal támogatják. A heidelbergi fizikusok jelentős mértékben részt vesznek ebben az úttörő kutatási projektben, amelynek célja, hogy mélyebb betekintést nyerjen a fizika alapvető törvényeibe.

A Mu3e kísérlet központi célja az antimuonok egy elektronra és két pozitronra való bomlásának vizsgálata. Egy ilyen folyamat rendkívül valószínűtlen a részecskefizika standard modelljében, mert megváltoztatja a leptonszámot. A jelenlegi elméletek szerint azonban, beleértve a szuperszimmetria elméleteit is, ez a bomlás gyakrabban fordulhat elő, mint azt korábban gondolták. A kutatók több mint 10^16 müon bomlását kívánják elemezni, hogy értékes adatokat gyűjtsenek ezekről a ritka eseményekről.

Technológiai fejlődés

A heidelbergi tudósok úttörő előrehaladást értek el a Mu3e kísérlethez nélkülözhetetlen detektortechnológiák fejlesztésében. A Fizikai Intézetben Prof. Schöning irányításával ultravékony szilícium pixeldetektort fejlesztettek ki, amely nagy pontossággal rögzíti a bomlási részecskéket. Ezenkívül a Kirchhoff Fizikai Intézetben egy rendkívül fejlett, 100 pikoszekundumnál kisebb időfelbontású detektort terveztek a gyors időrögzítéshez.

Annak érdekében, hogy nagy érzékenységet biztosítsunk a korábban nem észlelt bomlás keresésében, a részecskedetektor műszerezésében a legújabb technológiákat alkalmazzák. A detektor térbeli felbontása 200 μm-nél jobb, időbeli felbontása 100 ps-nál kisebb, energiafelbontása pedig 0,5 MeV-nál jobb az egyes elektronok esetében. Ezt a félvezető detektorok és a szcintillátor szálak alkalmazása teszi lehetővé, amelyek lehetővé teszik a bomlások pontos mérését.

A finanszírozás Rolls eredményei

A jóváhagyott források birtokában a Mu3e kísérlet már befejezhető, és a szerkezet teljes körűen kivitelezhető. A kísérlet első adatai 2026-ban várhatók, a teljes adatgyűjtést pedig legkésőbb 2028-ra kell engedélyezni. Ez azt jelenti, hogy a tudósok képesek lesznek kimutatni a bomlást, vagy 10^(-16)-os felső határt szabnak a bomlás valószínűségére, ami 10 000-szeres javulás a korábbi kísérletekhez képest.

Ezen túlmenően a finanszírozás magában foglalja a kísérlet második bővítési szakaszának fejlesztési munkáit is, amely a tervek szerint 2030 körül kezdődik. A Mu3e-kísérlet nemcsak a részecskefizikai meglévő elméletek tesztelésére, hanem új, világos sötét szektor részecskéinek, például sötét fotonoknak a vizsgálatára is alkalmas. A világ legintenzívebb müonnyalábjának generálásával másodpercenként kétmilliárd bomlás elemzésére kerül sor, ami óriási jelentőséggel bír a gazdasági és eredményes kutatás szempontjából.

A Mu3e kísérlet keretében folyó kutatási és fejlesztési tevékenység nemcsak új perspektívákat kínál a részecskefizika számára, hanem ígéretes kilátásokat is kínál a jövő tudománya számára. heidelbergi fizikus és olyan nemzetközi partnerek, mint a Mainzi Egyetem, a Karlsruhei Technológiai Intézet, valamint a nagy-britanniai és svájci intézmények döntő szerepet játszanak. Mu3e ezért nagy érdeklődéssel követi mind a kutatói közösség, mind a szélesebb közvélemény.