Mionium i poszukiwanie nowej fizyki
Na południu Chin, w prowincji Guangdong, powstaje jeden z najbardziej precyzyjnych instrumentów pomiarowych na świecie. Eksperyment MACE (Muonium Antimatter Conversion Experiment) ma za zadanie przetestować fundamentalne założenia Modelu Standardowego – teorii, która od dziesięcioleci stanowi filar naszej wiedzy o cząstkach elementarnych i siłach rządzących wszechświatem.
Na czym polega wyzwanie dla nauki?
Chińscy fizycy zamierzają badać zachowanie egzotycznego atomu zwanego mionium. Jest to układ związany, w którym dodatnio naładowany mion (cząstka podobna do elektronu, ale około 200 razy od niego cięższa) orbituje wokół elektronu. Kluczowym celem eksperymentu jest sprawdzenie, czy mionium może spontanicznie przekształcić się w swoją własną antymaterię – antymionium, gdzie rolę mionu przejąłby antymion, a elektronu – pozyton.
Takie przejście jest absolutnie zakazane przez obowiązujący Model Standardowy. Jego zaobserwowanie byłoby jednoznaczne z odkryciem zupełnie nowej fizyki poza jego granicami.
Technologiczne wyzwanie i precyzja pomiaru
Eksperyment MACE to przedsięwzięcie wymagające niezwykłej precyzji. Aby wykryć potencjalną konwersję mionium w antymaterię, naukowcy muszą zmierzyć niezwykle rzadkie zjawisko. Szacuje się, że czas potrzebny do samoistnej zamiany, jeśli w ogóle istnieje, może być dłuższy niż obecny wiek Wszechświata. Dlatego zespół musi stworzyć warunki do wytworzenia ogromnej liczby atomów mionium i prowadzić obserwacje przez długi czas z niespotykaną dotąd czułością.
Potencjalne konsekwencje odkrycia
Co by się stało, gdyby eksperyment MACE zarejestrował zakazaną przemianę? Otworzyłoby to drzwi do zupełnie nowych obszarów fizyki. Możliwe implikacje to:
- Rewizja zasad zachowania: Naruszenie liczby leptonowej, jednej z fundamentalnych zasad Modelu Standardowego.
- Nowe cząstki i oddziaływania: Konieczność wprowadzenia nowych cząstek pośredniczących lub rozszerzenia teorii.
- Zrozumienie asymetrii materii i antymaterii: Może dostarczyć wskazówek, dlaczego we Wszechświecie dominuje materia, mimo że podczas Wielkiego Wybuchu powinny powstać ich równe ilości.
Eksperyment znajduje się obecnie w fazie zaawansowanych prac konstrukcyjnych i kalibracji. Pierwsze znaczące dane mogą pojawić się w ciągu najbliższych kilku lat. Społeczność naukowa na całym świecie z niepokojem i nadzieją obserwuje postępy chińskiego zespołu. Niezależnie od wyniku, eksperyment MACE jest przykładem dążenia ludzkości do testowania granic naszej wiedzy i poszukiwania odpowiedzi na najgłębsze pytania o strukturę rzeczywistości.
Foto: www.pexels.com
Leave a Reply