Ученые из России испытали прототип детектора для поисков "новой физики"
Новосибирские физики создали и испытали первый прототип детектора для поисков "новой физики" в аномальных свойствах мюонов, тяжелых "кузенов" электронов, экспериментируя на японском ускорительном комплексе J-PARC. О первых итогах опытов рассказывает пресс-служба Института ядерной физики СО РАН.
"Наш детектор – это только одна из систем диагностики мюонного ускорителя. Все они нужны для того, чтобы понимать, какими параметрами будет обладать пучок частиц. Наш детектор будет измерять его поперечный профиль, регистрировать зависимость количества мюонов от их положения в пространстве, распределение частиц в пучке", – рассказывает Георгий Разуваев, участник коллаборации J-PARC из ИЯФ СО РАН.
За последние два года сразу несколько групп ученых, работающих с БАК и другими ускорителями частиц, нашли сразу несколько намеков на то, что далеко не все последствия столкновений частиц можно описать при помощи Стандартной модели физики.
Пока ни один из открытых феноменов – аномалии в распадах нейтральных странных В-мезонов и их "заряженных" собратьев, а также неодинаковая частота распада порождаемых ими таонов и мюонов, не получили статуса научного открытия из-за недостаточного количества накопленных данных.
Ближе всего к статусу открытия одна из первых известных аномалий такого рода - необычный характер "намагниченности" мюона, тяжелого собрата электрона. Как оказалось, эти частицы в реальности ведут себя не так, как это предсказывает теория и расчеты, построенные на базе подобных замеров для электронов.
Первые данные такого рода, указавшие на сам факт существования этой аномалии, были получены более 20 лет назад в американской Брукхевенской национальной лаборатории. Количества и качества собранных данных чуть-чуть не хватило для того, чтобы она получила официальный статус открытия. Поэтому десятки научных групп по всему миру пытаются повторить и улучшить этот результат.
В частности, подобные замеры сейчас проводятся в Национальной ускорительной лаборатории Ферми в США, а также будут осуществлены в рамках проекта E34 на японском протонном ускорительном комплексе J-PARC. В подготовке этих опытов активно участвуют и российские исследователи.
Недавно они разработали и испытали прототип одного из ключевых блоков этого ускорителя частиц — специального детектора, который будет отслеживать "качество" потока мюонов и помогать ученым корректировать его.
"Детектор представляет собой монитор со сцинтилляционной пленкой. Чем она толще, тем больше приходится света на частицу и тем сильнее сигнал. Его легче зарегистрировать, но толстый материал сильнее влияет на структуру пучка. Поэтому необходимо было подобрать такую пленку, которая бы эффективно справлялась с этими взаимоисключающими задачами", — продолжает Разуваев.
Помимо пленки, в работе детектора участвует специальная камера, разработанная российскими учеными. Она обладает сверхвысокой чувствительностью, почти не вырабатывает шумов и может держать экспозицию на протяжении очень долгого времени.
Этот прибор, как надеются российские физики и их японские коллеги, ускорит набор данных на J-PARC и поможет им первыми дотянуть до символической отметки в "пять сигма" – уровню статистической погрешности в один шанс на 3,5 миллиона попыток. Данные с американского проекта, в свою очередь, позволят независимо проверить и подтвердить результаты замеров на российско-японской аппаратуре, заключают ученые.