Uma equipe internacional liderada por cientistas da Universidade Sun Yat-sen e do Instituto de Física Moderna da Academia Chinesa de Ciências lançou um experimento ambicioso chamado MACE. O projeto procura encontrar um evento extremamente raro em que um múon – um sistema de vida curta composto por um méson positivo ligado a um elétron – se transforma espontaneamente em um antimúon, sua contraparte de antimatéria. Observar tal processo quebraria uma regra fundamental da física de partículas chamada conservação do sabor leptônico, que é uma parte fundamental do Modelo Padrão e forneceria evidências diretas para a física além das teorias existentes.
“A conversão de mu em antimônio representa uma exploração limpa e única da nova física no campo dos léptons”, explica a equipe. “Ao contrário de outros processos de destruição do sabor do leptão carregado, esta conversão é sensível aos modelos ΔLℓ = 2, que são inerentemente diferentes e podem revelar uma física inacessível a outros experimentos.”
Levando a sensibilidade experimental a novos limites
Em 1999, o Instituto Paul Scherrer, na Suíça, estabeleceu os mais recentes limites experimentais para a conversão de rubídio em antirrubidio. O MACE pretende ir muito além deste resultado, aumentando a sensibilidade em mais de um fator de cem, com o objetivo de detectar probabilidades de transição tão pequenas quanto O(10-13). Alcançar esse nível exigiu avanços em todo o sistema experimental, incluindo poderosos feixes de múons de superfície, alvos de aerogel de sílica recentemente desenvolvidos e detectores capazes de medições extremamente precisas.
“Nosso projeto integra tecnologias avançadas de feixe, alvo de produção μ e detector para isolar o sinal do fundo forte”, disse a equipe. “Isso faz do MACE um dos experimentos de baixa energia mais sensíveis em busca de violações do sabor do leptão.”
O que esta descoberta pode revelar
Se a experiência for bem sucedida, os cientistas poderão explorar novos fenómenos físicos em escalas de energia de 10 a 100 TeV, um nível que rivaliza ou excede as expectativas para futuros aceleradores de partículas. O MACE também está programado para operar durante a fase inicial da Fase 1, durante a qual estudará outros processos excepcionalmente raros de decaimento de emanio e violações do sabor do lepton, incluindo M→γγ e μ→eγγ, com sensibilidade recorde.
As implicações do MACE vão além da física básica. As tecnologias desenvolvidas para a experiência, tais como alvos avançados de produção de rubídio, sistemas de transporte de pósitrons de baixa energia e detectores de alta resolução, também podem ser utilizadas em áreas como ciência de materiais e pesquisa médica.
Fortalecendo os esforços globais de física de partículas
O MACE faz parte de um impulso científico maior centrado nas principais instalações de pesquisa em Huizhou, incluindo o High Intensity Heavy Ion Accelerator Facility (HIAF) e o primeiro sistema acionado por acelerador (CiADS) da China. Juntos, estes projetos visam tornar a China um líder global em física nuclear e de partículas de alta precisão. Ao aproveitar estas instalações avançadas, o MACE demonstra como a investigação básica pode impulsionar o avanço tecnológico e a colaboração internacional.
“Não estamos apenas conduzindo um experimento; estamos abrindo uma nova janela para as leis da natureza”, observou a equipe. “Cada componente do MACE – desde a linha de luz até o software – é otimizado para explorar a física que redefine nossa compreensão da matéria, da simetria e do próprio universo.”
