Revolucija v fiziki delcev: heidelberški raziskovalci lovijo nove razpade!

Revolucija v fiziki delcev: heidelberški raziskovalci lovijo nove razpade!

Fizika delcev se sooča z razburljivo fazo, saj je eksperiment Mu3e na inštitutu Paul Scherrer zdaj podprt z drugim obdobjem financiranja. Heidelberški fiziki so pomembno vključeni v ta revolucionarni raziskovalni projekt, katerega cilj je pridobiti globlji vpogled v temeljne zakone fizike.

Osrednji cilj eksperimenta Mu3e je raziskati razpade antimuonov na en elektron in dva pozitrona. Tak proces je v standardnem modelu fizike delcev izjemno malo verjeten, ker spremeni leptonsko število. Vendar pa se glede na trenutne teorije, vključno s tistimi iz supersimetrije, lahko ta razpad pojavlja pogosteje, kot se je prej mislilo. Raziskovalci nameravajo analizirati več kot 10^16 mionskih razpadov, da bi zbrali dragocene podatke o teh redkih dogodkih.

Tehnološki napredek

Heidelberški znanstveniki so naredili prelomen napredek pri razvoju detektorskih tehnologij, ki so bistvenega pomena za eksperiment Mu3e. Na Fizikalnem inštitutu pod vodstvom prof. Schöninga so razvili ultratanek detektor silicijevih pikslov, ki z visoko natančnostjo beleži razpadajoče delce. Poleg tega so na Kirchhoffovem inštitutu za fiziko zasnovali visoko razvit detektor za hitro beleženje časa s časovno ločljivostjo manj kot 100 pikosekund.

Da bi zagotovili visoko občutljivost pri iskanju predhodno nezaznanega razpada, so v instrumentaciji detektorja delcev uporabljene najnovejše tehnologije. Detektor ima prostorsko ločljivost boljšo od 200 μm, časovno ločljivost manj kot 100 ps in energijsko ločljivost boljšo od 0,5 MeV za posamezne elektrone. To omogoča uporaba polprevodniških detektorjev in scintilatorskih vlaken, ki omogočajo natančno merjenje razpadov.

Rollsovi rezultati financiranja

Z odobrenimi sredstvi je zdaj mogoče dokončati eksperiment Mu3e in strukturo v celoti izvesti. Prve podatke iz eksperimenta pričakujemo leta 2026, popolno zbiranje podatkov pa naj bi omogočili najkasneje leta 2028. To pomeni, da bodo znanstveniki lahko zaznali razpad ali postavili zgornjo mejo 10^(-16) na verjetnost razpada, kar je 10.000-kratno izboljšanje v primerjavi s prejšnjimi poskusi.

Poleg tega bo financiranje vključevalo tudi sredstva za razvojno delo na drugi širitveni stopnji eksperimenta, ki naj bi se začela okoli leta 2030. Eksperiment Mu3e ima potencial ne samo za preizkušanje obstoječih teorij fizike delcev, temveč tudi za raziskovanje novih, lahkih temnih sektorskih delcev, kot so temni fotoni. Z generiranjem najintenzivnejšega mionskega žarka na svetu bo izvedena analiza dveh milijard razpadov na sekundo, kar je izjemnega pomena za gospodarsko in plodno raziskovanje.

Tekoče raziskovalne in razvojne dejavnosti v okviru eksperimenta Mu3e ne ponujajo le novih perspektiv za fiziko delcev, ampak tudi obetaven pogled na prihodnjo znanost. heidelberški fizik in mednarodni partnerji, kot so Univerza v Mainzu, Inštitut za tehnologijo Karlsruhe in ustanove iz Velike Britanije in Švice, igrajo ključno vlogo. Mu3e zato z velikim zanimanjem spremlja tako raziskovalna kot širša javnost.