Представители Национальной лаборатории ускорителей имени Ферми (Fermi National Accelerator Laboratory) объявили о том, что гигантский 680-тонный электромагнит со сверхпроводящими обмотками полностью собран, охлажден до сверхнизкой температуры и почти готов к началу нового этапа исследований, нацеленных на новые открытия в области физики элементарных частиц.

Напомним нашим читателям, что

этот электромагнит, диаметр которого равен 15 метрам, проделал путь более 5 тысяч километров из Национальной лаборатории Брукхевена, штат Нью-Йорк, в лабораторию Ферми, штат Иллинойс. На перемещение магнита, на его повторную сборку и на первоначальное тестирование ушло почти два года времени, а сейчас ученые-физики из 34 научных учреждений, возглавляемые учеными из Вашингтонского университета, готовятся к поискам новой физики, лежащей за пределами Стандартной Модели, и к заполнению «белых пятен» в тех областях физики, которые вписываются в рамки Стандартной Модели.

«В современной Стандартной Модели физики элементарных частиц в силу самых различных причин существует множество белых пятен» – рассказывает Дэвид Херцог (David Hertzog), профессор физики и глава научного сообщества эксперимента Muon g-2, – «И мы собираемся заполнить некоторые из этих пятен».

В существующей Стандартной Модели нет определений для темной материи и темной энергии, кроме этого, ученые-физики теоретически обосновали вероятность существования новых видов взаимодействия между частицами, которые к нашему времени успешно «уклонялись от обнаружения». И эксперимент Muon g-2 призван выявить некоторые из таких взаимодействий.

Делаться все это будет путем исследований мюонов, субатомных частиц, которые во многом подобны электронам, но существуют только в течение малых долей секунды, нескольких микросекунд. Наблюдения за распадом мюонов может дать данные, закрывающие некоторые пятна в Стандартной Модели, но эти частицы являются столь редкими и недолговечными, что их исследования сопряжены со многими трудностями. Для получения большого количества мюонов будут использоваться обычные ускорители частиц, а огромный магнит будет создавать магнитную ловушку с определенными параметрами, в недрах которой мюоны смогут существовать, не распадаясь, гораздо дольше, чем в обычных условиях.

Получение мюонов будет производиться при помощи лучей высокоэнергетических протонов, которые будут сталкиваться в недрах ускорителя. Эти столкновения породят потоки вторичных частиц, в продуктах распада которых будут присутствовать и мюоны. Высокочувствительные датчики будут регистрировать случаи всех появлений мюонов и накапливаемые данные позволят измерить и рассчитать параметры этих неуловимых частиц. Для того, чтобы создать магнитное поле, способное удерживать мюоны в целостности, обмотки магнита охлаждаются до температуры в 10 градусов выше точки абсолютного нуля. При этом, ток в обмотках электромагнита плавно поднимается до отметки в 5300 Ампер, и такой ток впервые был подан в магнит 22 сентября 2015 года. А вскоре этот магнит будет задействован в проведении первых экспериментов с мюонами.

Теперь, когда этот магнит охлажден и «заряжен» энергией, ученые проведут несколько месяцев, «конфигурируя» создаваемое им магнитное поле. И когда в лаборатории Ферми начнутся мюонные эксперименты, это послужит хорошим дополнением к экспериментам, проводимым на Большом Адроном Коллайдере в Женеве.

«Мы рассчитываем собрать в 20–30 раз больше данных о мюонах, нежели это удалось сделать ученым из Брукхейвена» – рассказывает Дэвид Херцог, – «Наши данные и данные, собранные физиками CERN, должны обеспечить нас массой новой информации о новой физике, лежащей вне границ Стандартной Модели».