Международная команда ученых под руководством специалистов из Университета Сунь Ятсена и Института современной физики Китайской академии наук запустила амбициозный эксперимент MACE. Его цель – зафиксировать чрезвычайно редкое событие: спонтанное превращение мюония, экзотического атома из положительного мюона и электрона, в свою антиматериальную копию – антимюоний. Наблюдение такого процесса нарушило бы фундаментальное правило физики элементарных частиц, известное как сохранение лептонного аромата, и стало бы прямым доказательством существования физики за пределами Стандартной модели.
«Превращение мюония в антимюоний представляет собой чистый и уникальный способ поиска новой физики в лептонном секторе», – объясняет исследовательская группа. В отличие от других подобных процессов, это превращение чувствительно к особым теоретическим моделям, которые принципиально недоступны для других экспериментов, включая даже Большой адронный коллайдер. По сути, ученые ищут ключ к совершенно новым законам природы, которые до сих пор оставались скрытыми.
Последнее ограничение на вероятность такого превращения было установлено еще в 1999 году в Институте Пауля Шеррера в Швейцарии. Проект MACE стремится превзойти этот результат, увеличив чувствительность более чем в сто раз. Для этого требуются передовые технологии: мощный пучок мюонов, специально разработанная мишень из кварцевого аэрогеля и детекторы, способные к измерениям высочайшей точности. «Наша конструкция объединяет передовые технологии пучка, мишени для производства мюония и детекторов, чтобы выделить искомый сигнал из огромного количества фоновых событий», – отмечают авторы проекта.
В случае успеха эксперимент позволит ученым исследовать новую физику на энергетических масштабах от 10 до 100 тераэлектронвольт (ТэВ) – уровне, который сопоставим или даже превосходит возможности будущих коллайдеров. На первом этапе работы MACE также будет с рекордной чувствительностью исследовать другие редкие процессы распада мюония, расширяя границы наших знаний о фундаментальных частицах.
Значение проекта MACE выходит за рамки фундаментальной науки. Технологии, созданные для эксперимента – такие как усовершенствованные мишени, системы транспортировки низкоэнергетических позитронов и детекторы высокого разрешения – могут найти применение в материаловедении и медицинских исследованиях.
MACE является частью более масштабной научной инициативы, сосредоточенной вокруг крупных исследовательских центров в китайском Хойчжоу, включая Ускорительный комплекс для высокоинтенсивных пучков тяжелых ионов (HIAF). Эти проекты призваны укрепить позиции Китая как мирового лидера в области ядерной физики и физики элементарных частиц. «Мы не просто строим эксперимент; мы открываем новое окно в законы природы, – заключает команда. – Каждый компонент MACE, от линии пучка до программного обеспечения, был оптимизирован для исследования физики, которая может переопределить наше понимание материи, симметрии и самой Вселенной».
