Sciencemag.cz
Doporučujeme
Ve Fermilabu se chystá experiment Mu2e a finišuje příprava zařízení, v němž by se příslušné testy měly odehrávat. Základem systému budou magnety vytvářející supravodivé jednotky, které mají být spojené do tzv. solenoidů (solenoid je speciální typ magnetické cívky). Systémy supravodivých magnetů budou tři: produkční, transportní a detekční solenoid.
V rámci standardního modelu je mion spolu s elektronem a tauonem jedním z trojice nabitých leptonů (částic, které se dále neskládají z kvarků a nepůsobí na ně silná interakce). Všechny mají stejně velký záporný elektrický náboj. Vedle těchto 3 částic a jejich antičástic patří k leptonům také neutrina – elektronové, taunové a mionové. Ukázalo se, že tato tři neutrina na sebe mohou přecházet. Z tohoto důvodu se objevila hypotéza, že nabité leptony by se mohly chovat stejně, dosud to ale nikdo nepozoroval.
Dokončované zařízení má být při sledování hypotetické přeměny mionů na elektrony oproti předcházejícímu experimentu Sindrum II citlivější až 10 000krát. Bude mít velikost asi třetiny fotbalového hřiště.
V produkčním solenoidu budou miony vyráběny pomocí srážek paprsku protonů s pevným cílem. Magnety pak budou řídit pohyb mionů transportním solenoidem, která má tvar písmene S. Nakonec vstoupí do detekčního solenoidu. Když mion zasáhne cíl, podle standardního modelu se mohou stát pouze dvě věci. Buď je mion zachycen atomových jádrem, přemění proton na neutron a navíc vznikne neutrino. A nebo se mion rozpadne na elektron a dvě neutrina.
Cílem experimentu Mu2e je ale zjistit, zda nedochází i ke třetí možnosti – přeměně mionu na elektron bez vzniku neutrin. Takovou reakci standardní model nepředpokládá, detekce tohoto jevu by tedy znamenala, že jsme se konečně dostali k fyzice mimo standardní model. Neznamenalo by to přímo jeho vyvrácení, spíše jeho rozšíření.
Podle stávajících plánů by zařízení Mu2e mělo být dokončeno v roce 2023 a brzy poté by mohly začít samotné experimenty.
Zdroj: Fermi National Accelerator Laboratory / Phys.org
Poznámka PH: Mion má mnohem větší klidovou hmotnost než elektron (asi 200krát), takže kvůli zákonu zachování energie by se vzniklý elektron musel pohybovat mnohem rychleji? Nebo onu přebytečnou energii odnese foton (ale o vzniku fotonů se ve zdroji výše nepíše nic).
Standardní model částicové fyziky. Credit: Fermilab
