Учёные ищут запрещённое превращение материи в антиматерию

Международная команда учёных из Университета Сунь Ятсена и Института современной физики Китайской академии наук запустила амбициозный эксперимент MACE. Его цель — обнаружить крайне редкое событие: спонтанное превращение мюония (системы из положительного мюона и электрона) в антимюоний, его аналог из антиматерии.

Наблюдение такого процесса нарушило бы фундаментальное правило физики элементарных частиц — сохранение лептонного аромата, которое является частью Стандартной модели. Это стало бы прямым доказательством физики за пределами существующих теорий.

Превращение мюония в антимюоний представляет собой чистый и уникальный зонд новой физики в лептонном секторе, — объясняет исследовательская группа. — Оно чувствительно к моделям, которые принципиально отличаются и могут раскрыть физику, недоступную для других экспериментов.

Последнее экспериментальное ограничение на вероятность такого превращения было установлено в 1999 году. MACE нацелен улучшить чувствительность более чем в сто раз, чтобы обнаружить вероятности превращения порядка O(10^-13). Для этого используется мощный пучок мюонов, новая мишень из силикатного аэрогеля и детекторы с высочайшей точностью.

Наша конструкция интегрирует передовые технологии пучка, мишени и детекторов, чтобы изолировать сигнал от фона, — говорит команда. — Это делает MACE одним из самых чувствительных низкоэнергетических экспериментов по поиску нарушения лептонного аромата.

Если эксперимент увенчается успехом, учёные смогут исследовать новую физику на энергетических масштабах от 10 до 100 ТэВ, что сравнимо или даже превосходит возможности будущих коллайдеров. Эксперимент также будет изучать другие редкие процессы распада мюония.

Технологии, разработанные для MACE, такие как передовые мишени для производства мюония и высокоточные детекторы, могут найти применение в материаловедении и медицинских исследованиях. Эксперимент является частью масштабной научной программы Китая, нацеленной на лидерство в области ядерной и физики частиц.