Китайские физики начали охоту на запретный переход материи в антиматерию
Международная группа учёных из Университета Сунь Ятсена и Института современной физики Китайской академии наук приступила к реализации масштабного проекта под названием MACE. Исследование уже называют одним из самых перспективных в области физики элементарных частиц, поскольку его цель связана с поиском явления, которое официально считается практически невозможным.
Эксперимент направлен на обнаружение спонтанного превращения мюония в антимюоний. Мюоний представляет собой необычную систему, напоминающую атом, в которой положительно заряженный мюон удерживает рядом электрон. Антимюоний считается его зеркальным аналогом из антиматерии — в нём присутствуют антимюон и позитрон.
Главная интрига заключается в том, что подобное превращение нарушило бы фундаментальное правило Стандартной модели — сохранение лептонного аромата. Это означает, что если эксперимент действительно зафиксирует такой процесс, то физика столкнётся с прямым доказательством существования явлений, которые не объясняются современными теориями.
Учёные отмечают, что превращение мюония в антимюоний считается одним из самых «чистых» способов проверить гипотезы о новой физике. В отличие от многих других экспериментов, здесь меньше помех и сторонних процессов, которые могут исказить результат. Поэтому даже единичное подтверждение перехода может стать настоящей сенсацией.
Последний раз ограничения на вероятность такого превращения устанавливались ещё в 1999 году. Тогда учёные смогли лишь определить, что если переход и существует, то он происходит крайне редко. Новый проект MACE должен повысить чувствительность наблюдений более чем в сто раз. По расчётам исследователей, эксперимент сможет фиксировать процессы на уровне порядка 10^-13, что ранее было недостижимо.
Для этого команда использует мощный мюонный пучок, современную мишень из силикатного аэрогеля и детекторы, способные различать сигналы с высокой точностью. Технологическая схема построена таким образом, чтобы максимально снизить фоновые события и выделить потенциально важные признаки превращения.
Если эксперимент окажется успешным, учёные смогут исследовать новую физику на энергетических масштабах от 10 до 100 тераэлектронвольт. Это сравнимо с возможностями будущих ускорителей частиц, а в некоторых сценариях даже превосходит их потенциал.
Кроме основной задачи, проект MACE будет изучать и другие редкие процессы, связанные с распадами мюония. Разработанные в рамках эксперимента технологии также могут иметь прикладное значение: например, для материаловедения и медицинских исследований, где требуются высокоточные методы диагностики.
Запуск эксперимента стал частью масштабной научной стратегии Китая, направленной на укрепление лидерства в ядерной физике и физике частиц. Исследователи уверены, что MACE может стать одним из самых значимых проектов в мировой науке ближайших лет.
