Revolúcia v časticovej fyzike: Výskumníci z Heidelbergu hľadajú nové rozpady!

Revolúcia v časticovej fyzike: Výskumníci z Heidelbergu hľadajú nové rozpady!

Časticová fyzika čelí vzrušujúcej fáze, pretože experiment Mu3e v Inštitúte Paula Scherrera je teraz podporovaný druhým obdobím financovania. Fyzici z Heidelbergu sa výrazne podieľajú na tomto prelomovom výskumnom projekte, ktorého cieľom je získať hlbší pohľad na základné fyzikálne zákony.

Ústredným cieľom experimentu Mu3e je skúmať rozpady antimiónov na jeden elektrón a dva pozitróny. Takýto proces je v štandardnom modeli časticovej fyziky extrémne nepravdepodobný, pretože mení leptónové číslo. Podľa súčasných teórií, vrátane tých zo supersymetrie, však k tomuto rozpadu môže dochádzať častejšie, ako sa doteraz predpokladalo. Výskumníci majú v úmysle analyzovať viac ako 10^16 miónových rozpadov, aby zhromaždili cenné údaje o týchto zriedkavých udalostiach.

Technologický pokrok

Vedci z Heidelbergu urobili prelomový pokrok vo vývoji technológií detektorov, ktoré sú nevyhnutné pre experiment Mu3e. Vo Fyzikálnom inštitúte pod vedením prof. Schöninga bol vyvinutý ultratenký kremíkový pixelový detektor, ktorý zaznamenáva rozpadové častice s vysokou presnosťou. Okrem toho bol v Kirchhoff Institute for Physics navrhnutý vysoko vyvinutý detektor na rýchle zaznamenávanie času s časovým rozlíšením menším ako 100 pikosekúnd.

Na zabezpečenie vysokej citlivosti pri hľadaní predtým nezisteného rozpadu sa v prístrojovom vybavení detektora častíc používajú najnovšie technológie. Detektor má priestorové rozlíšenie lepšie ako 200 μm, časové rozlíšenie menšie ako 100 ps a rozlíšenie energie lepšie ako 0,5 MeV pre jednotlivé elektróny. To je možné vďaka použitiu polovodičových detektorov a scintilačných vlákien, ktoré umožňujú presné meranie rozpadov.

The Rolls výsledky financovania

So schválenými finančnými prostriedkami môže byť teraz experiment Mu3e dokončený a štruktúra môže byť plne implementovaná. Prvé dáta z experimentu sa očakávajú v roku 2026 a úplný zber dát by mal byť umožnený najneskôr do roku 2028. To znamená, že vedci budú schopní zistiť rozpad alebo stanoviť hornú hranicu 10^(-16) pravdepodobnosti rozpadu, čo je 10 000-násobné zlepšenie v porovnaní s predchádzajúcimi experimentmi.

Okrem toho budú finančné prostriedky zahŕňať aj prostriedky na vývojové práce na druhej etape rozšírenia experimentu, ktorá sa má začať okolo roku 2030. Experiment Mu3e má potenciál nielen otestovať existujúce teórie časticovej fyziky, ale aj preskúmať nové, svetlé častice tmavého sektora, ako sú tmavé fotóny. Generovaním najintenzívnejšieho miónového lúča na svete sa uskutoční analýza dvoch miliárd rozpadov za sekundu, čo má obrovský význam pre ekonomický a plodný výskum.

Prebiehajúca výskumná a vývojová aktivita v rámci experimentu Mu3e ponúka nielen nové perspektívy pre časticovú fyziku, ale aj sľubné vyhliadky pre budúcu vedu. Heidelbergský fyzik a medzinárodní partneri ako Univerzita v Mainzi, Karlsruhe Institute of Technology a inštitúcie z Veľkej Británie a Švajčiarska zohrávajú kľúčovú úlohu. Mu3e je preto sledovaná s veľkým záujmom tak výskumnej komunity, ako aj širšej verejnosti.