В  ИЯФ СО РАН измерены важные параметры мюонов, необходимые для поиска явлений, выходящих за рамки современной теории микромира.

Один из способов проверки современной теории микромира «Стандартной модели» – сверхточное измерение величины так называемого аномального магнитного момента мюона, тяжелого побратима электрона. Аномальным называют магнитный момент элементарной частицы, отклоняющийся от значения, предсказываемого квантовой механикой.

Так выглядит событие с рождением шести заряженных пионов после реконструкции в детекторе КМД-(Автор Е.П. Солодов).

Коллайдер ВЭПП-2000 ИЯФ СО РАН (Источник ru.wikipedia.org)

Коллайдер ВЭПП-4М ИЯФ СО РАН. Автор фото С.Ерыгина.

Аномальный магнитный момент мюона – уникальная и очень важная величина в современной физике. Его можно очень точно рассчитать по уравнениям Стандартной модели и измерить экспериментально. Наличие существенной разницы между этими значениями будет свидетельствовать о существовании Новой физики за рамками Стандартной модели. Её обнаружение – заветная мечта многих физиков. На данный момент расхождения есть, что вселяет некоторый оптимизм, но они недостаточно большие, чтобы надёжно сделать вывод. Нужны более точные эксперименты.

Величина аномального магнитного момента мюона была измерена в эксперименте Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Фермилаб, США). Новосибирские исследователи из Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) сосредоточились на измерение параметров, необходимых для очень точного расчета аномального магнитного момента мюона.

Его величина складывается из суммы электромагнитных, слабых и сильных взаимодействий. Вклад первых двух сейчас может быть рассчитан теоретически с высокой точностью с помощью квантовой электродинамики и теории слабых взаимодействий. А вот для сильных адронных взаимодействий теория работает плохо, пока их не удается рассчитать теоретически с достаточной точностью. Вот здесь и нужны измерения новосибирцев.

Адронный вклад в аномальный магнитный момент мюона можно изучить при экспериментальном исследовании рождения адронов в электрон-позитронной аннигиляции (взаимном исчезновении частицы и античастицы с последующим рождением новых частиц). А в настоящий момент в ИЯФ СО РАН работают сразу два коллайдера на встречных электрон-позитронных пучках – ВЭПП-4 (энергия до 6 ГэВ) и ВЭПП-2000 (энергия до 1 ГэВ).

На ВЭПП-2000 с помощью двух современных детекторов, КМД-3 и СНД, физики изучают адронные реакции от порога рождения до максимальной энергии в 2 ГэВ. На данный момент этот коллайдер не имеет конкурентов по уровню производительности (светимости) в мире. Его создавали именно для экспериментального измерения всех адронных состояний, рожденных в электрон-позитронных столкновениях.

В эксперименте на детекторе КЕДР коллайдера ВЭПП-4М исследователи ИЯФ с лучшей в мире точностью измерили важнейшую характеристику реакции рождения адронов – её сечение в области энергии 1,84 — 3,72 ГэВ. Об этом они сообщили в журнале Physics Letters B.

А на электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000 экспериментаторы впервые измерили сечение процесса электрон-позитронной аннигиляции в семь пи-мезонов (шесть заряженных пи-мезонов и один нейтральный пи-мезон). Это тоже даст свой, пусть небольшой вклад в теоретический расчет. Об этом они также рассказали в журнале Physics Letters B.

Это достижение стало возможным благодаря тому, что специалисты ИЯФ недавно провели комплексную модернизацию Инжекционного комплекса ВЭПП-5, обеспечивающего электронами и позитронами оба коллайдера: ВЭПП-4 и ВЭПП-2000. В результате производительность инжекционного комплекса выросла на порядок, с 8*10⁸ до 10¹⁰ позитронов в секунду, что уменьшило время накопления необходимого количества позитронов, а значит, повысило эффективность работы коллайдеров. Ведь для того, чтобы иметь хорошую производительность коллайдеров, нужно в больших количествах и быстро производить электроны и позитроны.

По материалам ИЯФ СО РАН .