Цель-повышение точности

Рассказать о ходе эксперимента, его результатах, а также о ближайших планах мы попросили начальника сектора Лаборатории ядерных проблем кандидата физико-математических наук Николая Александровича Кучинского.

Участие коллектива нашего сектора в работе по поиску переходов мюония в антимюоний не было случайным. Исследования по проверке закона сохранения лептонного числа ведутся в ЛЯП под руководством доктора физико-математических наук профессора С. М. Коренченко с 60-х годов. За это время созданы уникальные установки (магнитный цилиндрический искровой спектрометр, спектрометр АРЕС) с 4p -геометрией и были получены рекордные для своего времени результаты, длительное время остававшиеся непревзойденными.

Впервые возможность существования осцилляции мюоний антимюоний по аналогии с осцилляциями К⁰ - К⁰ была предсказана в 1957 году в нашей лаборатории Б. М. Понтекорво. Поэтому наше участие в создаваемой международной коллаборации по поиску этого процесса было естественным продолжением работы в Дубне. Совместными усилиями в PSI была создана экспериментальная установка, обеспечивающая детектирование с высокой точностью мюона и позитрона, возникающих при распаде антимюония, что и позволило улучшить мировые данные во много раз. В результате проведенных исследований верхний предел вероятности переходов мюоний-антимюоний сейчас меньше, чем 2,4 х 10^-10 , что более чем в 2000 раз улучшает предыдущий результат, полученный на фазотроне ЛЯП в 1994 году (ЛЯП – ПИЯФ, Гатчина).

С завершением этих экспериментов сотрудничество с PSI не кончается. В прошлом году проведен первый полномасштабный сеанс на новом спектрометре PIBETA для исследования процесса b -распада пиона (p ^{+ ® p о е+ n )}. Этот процесс впервые наблюдался физиками ЛЯП под руководством Ю. Д. Прокошкина в 1962 году. Тогда было зарегистрировано всего несколько событий. Цель нового эксперимента - измерение вероятности b -распада пиона на уровне 0,5 процента, что требует регистрации десятков тысяч событий. В настоящее время эта точность составляет 4 процента.

Более точное определение вероятности b -распада пиона позволяет провести наиболее строгую проверку гипотезы сохранения векторного тока; решить проблему расхождения результатов, полученных при измерении сверхразрешенных переходов Ферми и b -распада нейтрона; сделать наиболее точную проверку унитарности матрицы смешивания СКМ и, возможно, получить сведения о пределах применимости Стандартной Модели. b -распад пиона – очень редкий процесс (10^-8), и для точного определения вероятности этого распада нужна аппаратура с максимально высокой эффективностью. Созданная установка имеет 4p -геометрию. Гамма-кванты, возникающие при распаде p ^о-мезона, детектируются в ливневом калориметре, состоящем из 240 счетчиков чистого CsI и представляющем собой сферический слой с внешним диаметром 96 см. Полный телесный угол установки 0.77 х 4p стерадиана. Общий вес кристаллов 1,57 т. Для подавления фонов, обусловленных заряженными частицами, в Дубне были изготовлены две цилиндрические многопроволочные пропорциональные камеры с минимальным количеством вещества и электроника к ним. Они обеспечивают точность измерения координаты вдоль оси камеры менее 200 микрон.

Предполагается, что детектор будет работать длительное время. На нем возможно исследование различных процессов (в частности, распада p ^{+ ® e+n g} ). А мысли уже о будущем. Идет активная проработка возможности постановки эксперимента по поиску распада m ® eg на уровне 10^-14. Но это завтра.