Науковці запустили новий експеримент, що може відкрити нову фізику поза Стандартною моделлю

Міжнародна команда фізиків розпочала експеримент MACE, який може відкрити шлях до нової фізики поза межами Стандартної моделі. Дослідники перевіряють, чи здатний муоній — система з позитивного мюона та електрона — спонтанно перетворюватися на свою антиматеріальну форму, антимуоній. Якщо таке перетворення буде зафіксоване, це означатиме порушення фундаментальних законів збереження і стане прямим доказом існування невідомих раніше фізичних процесів.

Детектор MACE шукає ознаки розпаду антимуонію, використовуючи магнітний спектрометр для відстеження високоенергетичних електронів, транспортний соленоїд для фільтрації та направлення низькоенергетичних позитронів, а також систему детекції для реєстрації положення позитронів та фотонів анігіляції. Джерело: Jian Tang

Муоній живе лише мільйонні частки секунди та, згідно з сучасними теоріями, не може переходити в антимуоній. Тому будь-яке підтверджене перетворення стало б сенсацією, адже воно порушує принцип збереження лептонного аромату. Останні обмеження на ймовірність такого явища були встановлені ще у 1999 році, і MACE має на меті перевершити їх більш ніж у сто разів, досягнувши чутливості на рівні 10⁻¹³.

Для цього використовується інтенсивний пучок мюонів, спеціальний аерогелевий мішень для утворення муонію та високоточна система детекторів. Вона здатна відрізнити надзвичайно рідкісний сигнал від фону. Ознакою антимуонію є характерний розпад із появою високоенергетичного електрона та низькоенергетичного позитрона — саме цей «відбиток» шукають дослідники.

Характерний слід розпаду антимуонію складається з високоенергетичного електрона та атомного позитрона з дуже низькою енергією. Цей унікальний енергетичний спектр слугує ключовим відбитком, який MACE призначений виявляти, що дозволяє ізолювати сигнал антимуонію від фону. Джерело: Jian Tang

Успіх експерименту дозволить вивчати фізику на енергетичних масштабах 10–100 ТеВ, що співставно або навіть перевищує можливості майбутніх великих прискорювачів частинок. Це відкриє нові горизонти для розуміння будови матерії та еволюції Всесвіту.

Незалежні від моделі оцінки показують, що MACE, як експеримент з низькою енергією та високою інтенсивністю, здатний досліджувати енергетичні масштаби, порівнянні з або навіть перевищують масштаби майбутнього мюонного колайдера, тим самим підкреслюючи величезну потужність прецизійних пошуків на межі можливостей. Джерело: Jian Tang

Проєкт має і прикладне значення: технології, створені для MACE, можуть знайти застосування в матеріалознавстві, медицині та інших сферах. Водночас він є частиною ширшої міжнародної програми розвитку високоточної фізики, яка зміцнює співпрацю між науковими центрами світу та розширює наше уявлення про фундаментальні закони природи.