Китайские физики планируют построить «фабрику», которая будет производить более 100 млн эта-мезонов в секунду для поиска темной материи и объяснения, почему во Вселенной больше обычного вещества, чем антивещества.
Лабораторию «фабрика супер-эта Хуэйчжоу» планируют построить в провинции Гуандун на базе ускорителя тяжелых ионов высокой интенсивности. Цель проекта — производить более 10 трлн эта-мезонов в год, что даст ученым возможности для изучения фундаментальных законов природы.
Эта-мезоны — особые нейтральные элементарные частицы, которые являются истинно-нейтральными, то есть являются античастицей для самих себя. Эти частицы претерпевают редкие распады, которые могут указывать на физику за пределами Стандартной модели.
«Мы провели всего несколько симуляций некоторых интересных каналов распада эта, что уже показывает захватывающий потенциал для открытий», — рассказал руководитель исследований моделирования Ронг Ван. Массовое производство частиц предоставит ученым статистические возможности для обнаружения едва заметных признаков новой физики.
У проекта три научные задачи. Первая — поиск частиц, которые связывают мир видимой и темно материи, такие как темные фотоны, темные бозоны Хиггса и аксионоподобные частицы. Это поможет найти кандидатов на роль темной материи. Вторая цель — анализ нарушения зарядовой четности, чтобы объяснить загадку преобладания материи над антиматерией. Третья задача — точная проверка теории сильного ядерного взаимодействия.
Центром установки станет Хуэйчжоуский адронный спектрометр — сложнейшая детекторная система с четырьмя основными компонентами. Она включает кремниевую пиксельную систему для отслеживания заряженных частиц, систему измерения времени пролета для их идентификации, электромагнитный калориметр для регистрации фотонов и сверхпроводящий магнит.
Технические характеристики впечатляют: детекторы смогут определять положение частиц с точностью до 100 мкм — примерно как толщина человеческого волоса. Система сможет обрабатывать более 100 млн столкновений в секунду и при этом годами выдерживать воздействие высоких доз радиации. В будущих версиях ученые планируют добиться еще большей точности — синхронизации с погрешностью всего 1-5 наносекунд и размера пикселей детектора 40-80 мкм.
Проект описан в журнале Nuclear Science and Techniques. Если планы осуществятся, новая фабрика частиц может стать ключом к разгадке одних из самых глубоких тайн Вселенной.
Читать далее:
Спутник показал гигантские волны, которые девять дней сотрясали Землю
Физики поняли, что произошло в первые секунды Вселенной: это их удивило
Подо льдами Антарктиды нашли следы затерянного мира
Иллюстрация на обложке: ускоритель частиц в Китайской академии наук. Фото: Institute of Modern Physics (IMP) of the Chinese Academy of Sciences
