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Mu3e ist ein geplantes Experiment der Teilchenphysik am Paul Scherrer Institut das nach dem Zerfall eines Anti Myons Mu

Mu3e

Mu3e ist ein geplantes Experiment der Teilchenphysik am Paul Scherrer Institut, das nach dem Zerfall eines Anti-Myons (Mu) in ein Elektron und zwei Positronen (3e) sucht:

Dieser Zerfall ist im Standardmodell der Teilchenphysik extrem unwahrscheinlich, da die Leptonenfamilienzahl geändert wird (Umwandlung eines Leptons in eines einer anderen Familie). Dies ist nur in einem Schleifen-Prozess höherer Ordnung und unter Neutrinooszillation innerhalb der Schleife möglich. In mehreren Theorien für Physik jenseits des Standardmodells, insbesondere mit Supersymmetrie, ist dieser Zerfall deutlich häufiger. Die Suche nach dem Zerfall ermöglicht einen Test einiger dieser Theorien, auch dann, wenn sie nicht direkten Beobachtungen (beispielsweise am LHC) zugänglich sind.

Mu3e soll am Paul Scherrer Institut stattfinden, um den dort geplanten intensivsten Myonenstrahl der Welt zu nutzen. Geplant ist, bis zu zwei Milliarden Zerfälle pro Sekunde analysieren zu können. Nur diese hohe Rate ermöglicht es, mehr als 1016 Zerfälle zu beobachten.

Als Untergrund sind die Zerfälle

wichtig. Um diese Zerfälle vom gesuchten Signal zu unterscheiden, benötigt der Detektor eine Ortsauflösung besser als 200 µm, eine Zeitauflösung besser als 100 ps und eine Energieauflösung besser als 0,5 MeV. Außerdem muss der Detektor im Inneren sehr leicht sein, um Effekte durch Streuung gering zu halten. Diese Anforderungen werden durch eine Kombination aus Halbleiterdetektoren für die Positionsmessung sowie Szintillationsdetektoren für die Zeitauflösung erreicht. Das gesamte Experiment befindet sich in einem Magnetfeld von 1 Tesla, um aus der Krümmung der Elektronen- bzw. Positronenbahnen Energie bestimmen zu können.

Geplant ist (Stand Februar 2019), erste Myonzerfälle ab 2021 zu untersuchen, die volle Rate von bis zu zwei Milliarden Zerfälle pro Sekunde soll ab 2026 erreicht werden. Das Experiment soll den Zerfall entweder finden oder eine Obergrenze von 10−16 für die Zerfallswahrscheinlichkeit bestimmen können, was um einen Faktor 10.000 besser wäre als die bisherige Obergrenze von 10−12.

Siehe auch Bearbeiten

MEG-Experiment

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. A. Blondel et al.: Research Proposal for an Experiment to Search for the Decay μ → eee. 25. Januar 2013, arxiv:1301.6113 (englisch).
  2. Niklaus Berger et al. In: Nucl. Instr. Meth., A 732, 2013, S. 61–65, arxiv:1309.7896.
  3. ↑ The Mu3e Experiment. Paul Scherrer Institut, abgerufen am 19. Juli 2015 (englisch).
  4. Search for the Decay mu+ → e+ e+ e- SINDRUM-Kollaboration.
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Mu3e ist ein geplantes Experiment der Teilchenphysik am Paul Scherrer Institut das nach dem Zerfall eines Anti Myons Mu in ein Elektron und zwei Positronen 3e sucht 1 m e g Z e e e displaystyle mu to e gamma Z to e e e Dieser Zerfall ist im Standardmodell der Teilchenphysik extrem unwahrscheinlich da die Leptonenfamilienzahl geandert wird Umwandlung eines Leptons in eines einer anderen Familie Dies ist nur in einem Schleifen Prozess hoherer Ordnung und unter Neutrinooszillation innerhalb der Schleife moglich In mehreren Theorien fur Physik jenseits des Standardmodells insbesondere mit Supersymmetrie ist dieser Zerfall deutlich haufiger Die Suche nach dem Zerfall ermoglicht einen Test einiger dieser Theorien auch dann wenn sie nicht direkten Beobachtungen beispielsweise am LHC zuganglich sind Mu3e soll am Paul Scherrer Institut stattfinden um den dort geplanten intensivsten Myonenstrahl der Welt zu nutzen Geplant ist bis zu zwei Milliarden Zerfalle pro Sekunde analysieren zu konnen Nur diese hohe Rate ermoglicht es mehr als 1016 Zerfalle zu beobachten Als Untergrund sind die Zerfalle m e e e n m n e displaystyle mu to e e e bar nu mu nu e undm e n m n e displaystyle mu to e bar nu mu nu e wichtig Um diese Zerfalle vom gesuchten Signal zu unterscheiden benotigt der Detektor eine Ortsauflosung besser als 200 µm eine Zeitauflosung besser als 100 ps und eine Energieauflosung besser als 0 5 MeV Ausserdem muss der Detektor im Inneren sehr leicht sein um Effekte durch Streuung gering zu halten Diese Anforderungen werden durch eine Kombination aus Halbleiterdetektoren 2 fur die Positionsmessung sowie Szintillationsdetektoren fur die Zeitauflosung erreicht Das gesamte Experiment befindet sich in einem Magnetfeld von 1 Tesla um aus der Krummung der Elektronen bzw Positronenbahnen Energie bestimmen zu konnen 3 Geplant ist Stand Februar 2019 erste Myonzerfalle ab 2021 zu untersuchen die volle Rate von bis zu zwei Milliarden Zerfalle pro Sekunde soll ab 2026 erreicht werden Das Experiment soll den Zerfall entweder finden oder eine Obergrenze von 10 16 fur die Zerfallswahrscheinlichkeit bestimmen konnen 3 was um einen Faktor 10 000 besser ware als die bisherige Obergrenze von 10 12 4 Siehe auch BearbeitenMEG ExperimentWeblinks BearbeitenBeschreibung des Experiments auf psi ch Akzeptiertes Research Proposal PDF 4 1 MB mit weiteren AngabenEinzelnachweise Bearbeiten A Blondel et al Research Proposal for an Experiment to Search for the Decay m eee 25 Januar 2013 arxiv 1301 6113 englisch Niklaus Berger et al In Nucl Instr Meth A 732 2013 S 61 65 arxiv 1309 7896 a b The Mu3e Experiment Paul Scherrer Institut abgerufen am 19 Juli 2015 englisch Search for the Decay mu e e e SINDRUM Kollaboration Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Mu3e amp oldid 232777298