Поиск - новости науки и техники

В России испытали прототип детектора для поисков Новой физики

31.07.19

Стандартная модель – современная теория микромира, она хорошо описывает взаимодействия элементарных частиц. Множество параметров в стандартной модели, например, массы кварков, лептонов, калибровочных бозонов и других, позволяют ученым предполагать существование Новой физики – явлений, которые не согласуются со стандартной моделью. Эксперимент по поиску Новой физики готовится в японском протонном ускорительном комплексе J-PARC.

Одно из направлений поиска физики за рамками стандартной модели – измерение в эксперименте и сравнение с теоретическими расчетами значения аномального магнитного момента мюона. Физики используют именно эту величину, потому что ее можно очень точно рассчитать в рамках теории и так же точно ее можно измерить экспериментально. Сейчас наиболее точное измерение аномального магнитного момента мюона отличается от теоретического расчета в рамках стандартной модели более чем на три стандартных отклонения. Это означает, что вероятность такого случайного отклонения около 0,1% при условии, что погрешность эксперимента определена правильно. Отклонение может быть как указанием на существование физики вне стандартной модели, так и следствием недооценки систематических погрешностей в эксперименте или расчете. Поэтому нужны более точные эксперименты.

Сейчас в мире проводится два больших исследования. E989 в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Фермилаб), который продлится около двух лет, а также готовится эксперимент E34 на японском протонном ускорительном комплексе (J-PARC) – ведется строительство мюонного ускорителя в селе Токай префектуры Ибараки. Задача каждого эксперимента с большей точностью измерить величину аномального магнитного момента мюона.

Для эксперимента E34 специалисты ИЯФ СО РАН изготовили прототип системы диагностики мюонного пучка, который в 2018 г. прошел все испытания и продемонстрировал работоспособность. Теперь физики ИЯФ СО РАН разрабатывают детектор для мюонного ускорителя J-PARC. Детектор представляет собой монитор со сцинтилляционной пленкой. Его работа основана на следующем принципе: потоки мюонов, проходящие через сцинтилляционный слой толщиной три микрометра, излучают свет в видимом диапазоне, который с высокой чувствительностью, низкими шумами и возможностью держать экспозицию до 50-ти дней фиксирует специальная фотокамера.

Прототип детектора и изображение профиля пучка на мониторе. Источник: ИЯФ СО РАН

«Детектор, разработанный в Институте, будет измерять поперечный профиль пучка – то есть регистрировать зависимость количества мюонов от их положения в пространстве, распределение частиц в пучке. Все эти параметры будут отображаться в виде двухмерной картинки. Наш детектор – это только одна из систем диагностики мюонного ускорителя. Все они нужны для того, чтобы еще до начала эксперимента понимать, какими параметрами будет обладать пучок. От этого зависит результат работы», – рассказывает участник коллаборации J-PARC, научный сотрудник ИЯФ СО РАН Георгий Разуваев.

В эксперименте E34 реализован отличный от E989 (Фермилаб) подход. Здесь будет использован охлажденный пучок мюонов, который позволит отказаться от электростатической фокусировки и проводить измерения при значительно меньшем импульсе мюонов, что позволит избежать целого комплекса систематических погрешностей. Благодаря разным методам измерения аномального магнитного момента мюона систематические ошибки в этих двух экспериментах будут практически независимы.

Александр Ильин

 

Александр Ильин

Нет комментариев