Это экзотические элементарные частицы, которые также очень недолговечны: практически, как только они возникают, мюоны распадаются на другие, более стабильные частицы. Однако при этом они могут идти разными путями распада, что означает, что в результате распада возникает та или иная группа частиц. Один из этих путей распада, очень особенный, на самом деле никогда не наблюдался, но представляет большой интерес для физиков: распад мюона на один электрон и одну легкую частицу. Это также известно под сокращенным названием «распад МЭГ», что означает мюон-электрон-гамма, в котором гамма означает легкую частицу.
Давно известно, что распад МЭГ случается крайне редко. Насколько редко исследователи из Института Пола Шеррера хотят количественно оценить с помощью эксперимента МЭГ. В процессе они ожидают открытия «новой физики» — а вместе с ней и двери в ранее необъяснимые явления во Вселенной.
На основе последних измерений исследователей, которые снова выявили не один распад МЭГ, теперь они могут сказать: вероятность этого распада меньше, чем один на 2,4 триллиона, или, другими словами, примерно в пятьсот тысяч раз меньше. скорее всего, чем выпадение всех шести номеров в швейцарской лотерее.Эксперимент MEG может проверить теории о ВселеннойЭто экспериментально определенное число является важным параметром для физиков-теоретиков, которые разрабатывают математические модели, с помощью которых можно описать не меньше, чем всю нашу Вселенную.
Согласно некоторым из этих теорий — в том числе стандартной Стандартной модели физики элементарных частиц — распад МЭГ практически никогда не происходит, и поэтому его невозможно наблюдать. Стандартная модель — это всеобъемлющая концепция, которая объясняет очень многое из того, что человечество могло наблюдать до сих пор, но, к сожалению, не все. Среди прочего, Стандартная модель ничего не говорит о существовании так называемой темной материи и темной энергии: эти загадочные вещи, которые, как сейчас считается, составляют вместе около 95 процентов Вселенной.Вот почему ученые всего мира ищут новую физику.
Это могло бы быть представлено теорией, которая включает в себя предсказания Стандартной модели, но также выходит за ее рамки, тем самым описывая нашу Вселенную более всесторонне. Одна многообещающая группа теорий — это Сьюзи, сокращение от суперсимметрии.
Многие теоретические модели семейства Susy предсказывают вероятность распада МЭГ, которая достаточно высока, чтобы это событие рано или поздно можно было наблюдать в PSI. С каждым последующим, все более точным измерением, в котором распад не обнаруживается, можно исключить еще один набор альтернативных теорий.
Пять лет непрерывных измерений на самом мощном в мире источнике мюоновИсследователи пришли к новой количественной оценке невероятности распада МЭГ посредством анализа данных, которые они собирали почти непрерывно в период с 2009 по 2013 год.
PSI также был решающим. Здесь находится самая мощная в мире мюонная установка, где можно наблюдать около 30 миллионов распадов мюонов в секунду.
Только благодаря такой высокой пропускной способности исследователи смогли измерить в общей сложности 2,4 триллиона мюонов и их распады. Решающего распада МЭГ среди них не было, что установило новый верхний предел его вероятности.Никаких открытий — но значимый результат
Несмотря на то, что распад МЭГ не был обнаружен, участвующие исследователи считают свой эксперимент успешным. «Именно потому, что до этого момента мы не наблюдали этого распада, мы можем сместить теоретическую линию, за которой следует искать новую физику», — объясняет Анджела Папа, физик из PSI и соавтор новое исследование. «И все же, если бы мы однажды наблюдали распад МЭГ, это было бы сильным указанием на новую физику».Пока это не означает, что следует отбросить весь теоретический подход, такой как суперсимметрия, например, только отдельные модели в рамках таких семейств теорий.В будущем исследователи PSI доработают и продолжат свой эксперимент МЭГ, а вместе с ним и поиск распада МЭГ.
Наблюдают ли они когда-нибудь этот распад или нет — результаты измерений в любом случае внесут существенный вклад в наши знания о фундаментальных структурах материи.