В Китае возводят новый детектор для поиска темной материи
В Китае строят фабрику, которая будет производить редкие частицы — и, возможно, открывать новые законы физики.
В Хуэйчжоу (провинция Гуандун, Китай) строят два крупных научных объекта: HIAF (ускоритель тяжелых ионов высокой интенсивности) и CiADS (подкритическая система с ускорительным приводом). HIAF будет разгонять протоны до 9 ГэВ и создавать мощные пучки ионов — от водорода до урана. CiADS займется переработкой ядерных отходов с помощью сверхпроводящего линейного ускорителя мощностью 2,5 МВт.
Но самое интересное — Huizhou Super η Factory, проект, который предложили запустить на базе HIAF.
Здесь будут производить η-мезоны — частицы, которые могут открыть дверь в неизведанные области физики.
Почему η-мезоны так важны
Эти частицы — своего рода «ключи» к скрытым секторам Вселенной. В их распадах могут появляться темные фотоны, аксионоподобные частицы и даже признаки нарушения фундаментальных симметрий (CP-нарушение), что поможет объяснить, почему во Вселенной больше материи, чем антиматерии.
Подробности опубликованы в издании Nuclear Science and Techniques.
Три главные цели проекта:
- Поиск частиц-»порталов» в скрытый сектор (например, темных фотонов).
- Изучение новых механизмов CP-нарушения.
- Проверка квантовой хромодинамики и уточнение массы легких кварков.
Для этого создают Huizhou Hadron Spectrometer (HHaS) — детектор, способный различать частицы с точностью до микрона и обрабатывать до 100 миллионов событий в секунду.
Наши симуляции показывают, что даже за месяц работы мы сможем превзойти текущие ограничения по поиску темных фотонов, — говорит Жун Ван, ведущий исследователь.
А в будущем энергию пучка можно увеличить, чтобы производить более тяжелые частицы — η'-мезоны. И если модернизировать CiADS до 2 ГэВ, поток η-мезонов вырастет в сотни раз.
Это не просто фундаментальная наука — это инструмент для открытия нового. Если η-мезоны действительно распадаются с нарушением CP-симметрии сильнее, чем предсказывает Стандартная модель, это перевернет наше понимание Вселенной.
Кроме того, обнаружение темных фотонов или других частиц-посредников между видимым и темным миром может решить загадку темной материи. А точные измерения распадов η-мезонов помогут проверить квантовую хромодинамику в областях, где теория пока не сходится с экспериментом (например, в аномальном магнитном моменте мюона).
Главный риск — фоновые процессы. Даже с продвинутыми детекторами вроде HHaS сигналы новых частиц могут «тонуть» в шумах. Кроме того, если CP-нарушение в распадах η окажется слишком слабым, его может не хватить для объяснения барионной асимметрии Вселенной.
Ранее ученые доказали возможность открытия новых сверхтяжелых элементов.
