Revolução na física de partículas: os pesquisadores de Heidelberg estão em busca de novos decaimentos!

Revolução na física de partículas: os pesquisadores de Heidelberg estão em busca de novos decaimentos!

A física de partículas está enfrentando uma fase emocionante, já que o experimento Mu3e no Instituto Paul Scherrer está agora sendo apoiado por um segundo período de financiamento. Os físicos da Heidelberg estão significativamente envolvidos neste projeto de pesquisa inovador, que visa obter conhecimentos mais profundos sobre as leis fundamentais da física.

Um objetivo central do experimento Mu3e é investigar decaimentos de antimúons em um elétron e dois pósitrons. Tal processo é extremamente improvável no Modelo Padrão da física de partículas porque altera o número leptônico. No entanto, de acordo com as teorias atuais, incluindo as da supersimetria, este decaimento pode ocorrer com mais frequência do que se pensava anteriormente. Os pesquisadores pretendem analisar mais de 10^16 decaimentos de múons para coletar dados valiosos sobre esses eventos raros.

Avanços tecnológicos

Os cientistas da Heidelberg fizeram progressos inovadores no desenvolvimento de tecnologias de detectores que são essenciais para o experimento Mu3e. Um detector de pixel de silício ultrafino foi desenvolvido no Instituto de Física sob a direção do Prof. Schöning, que registra as partículas de decaimento com alta precisão. Além disso, um detector altamente desenvolvido para registro rápido de tempo com resolução de tempo inferior a 100 picossegundos foi projetado no Instituto Kirchhoff de Física.

Para garantir alta sensibilidade na busca de decaimentos não detectados anteriormente, são utilizadas as mais recentes tecnologias na instrumentação do detector de partículas. O detector tem uma resolução espacial superior a 200 μm, uma resolução temporal inferior a 100 ps e uma resolução de energia superior a 0,5 MeV para os elétrons individuais. Isto é possível graças ao uso de detectores semicondutores e fibras cintiladoras, que permitem medir com precisão os decaimentos.

Os resultados Rolls do financiamento

Com os recursos aprovados, o experimento Mu3e pode agora ser concluído e a estrutura totalmente implementada. Os primeiros dados da experiência estão previstos para 2026 e a recolha completa de dados deverá ser possibilitada até 2028, o mais tardar. Isso significa que os cientistas serão capazes de detectar o decaimento ou estabelecer um limite superior de 10^(-16) na probabilidade de decaimento, uma melhoria de 10.000 vezes em comparação com experimentos anteriores.

Além disso, o financiamento também incluirá fundos para o trabalho de desenvolvimento numa segunda fase de expansão da experiência, que está prevista para começar por volta de 2030. A experiência Mu3e tem o potencial não só para testar teorias existentes da física de partículas, mas também para investigar novas partículas do sector claro e escuro, como os fotões escuros. Ao gerar o feixe de múons mais intenso do mundo, será realizada uma análise de dois bilhões de decaimentos por segundo, o que é de enorme importância para pesquisas econômicas e frutíferas.

A atividade contínua de pesquisa e desenvolvimento no âmbito do experimento Mu3e não só oferece novas perspectivas para a física de partículas, mas também uma perspectiva promissora para a ciência futura. Físico de Heidelberg e parceiros internacionais como a Universidade de Mainz, o Instituto de Tecnologia de Karlsruhe e instituições da Grã-Bretanha e da Suíça desempenham um papel crucial. Mu3e é, portanto, seguido com grande interesse tanto pela comunidade científica como pelo público em geral.