Un equipo internacional ha iniciado el experimento MACE para detectar una rara transformación del muonio en su contraparte de antimateria, antimuonio. Este proceso, si se observa, desafiaría el Modelo Estándar de la física de partículas al violar la conservación del sabor leptónico. El proyecto busca mejorar enormemente las búsquedas previas realizadas hace más de dos décadas.
Liderado por investigadores de la Universidad Sun Yat-sen y el Instituto de Física Moderna de la Academia China de Ciencias, el experimento MACE se centra en un evento esquivo en el que el muonio —un sistema fugaz de un muón positivo unido a un electrón— se convierte espontáneamente en antimuonio. Tal descubrimiento señalaría nueva física más allá del Modelo Estándar, revelando potencialmente fuerzas o partículas desconocidas a escalas de energía altas. El equipo de investigación describe la conversión como 'una sonda limpia y única de nueva física en el sector leptónico'. Enfatizan su sensibilidad a modelos específicos, señalando: 'A diferencia de otros procesos de violación del sabor leptónico cargado, esta conversión es sensible a modelos ∆Lℓ = 2 que son fundamentalmente distintos y podrían revelar física inaccesible para otros experimentos'. El último intento de observar este efecto ocurrió en 1999 en el Instituto Paul Scherrer en Suiza. MACE busca mejorar la sensibilidad en más de cien veces, apuntando a probabilidades de conversión alrededor de 10^{-13}. Esto requiere innovaciones como un haz de muones superficiales de alta intensidad, un objetivo de aerogel de sílice para la producción de muonio y detectores avanzados para distinguir señales del ruido de fondo. 'Nuestro diseño integra tecnología avanzada de haz, objetivo de producción de muonio y detectores para aislar la señal de fondos formidables', afirma el equipo. 'Esto hace de MACE uno de los experimentos de baja energía más sensibles en la búsqueda de violación del sabor leptónico'. En su Fase I inicial, MACE también investigará otras rarezas como la desintegración de muonio en dos fotones y muón en electrón más dos fotones, con precisión sin precedentes. Un resultado positivo podría descubrir física a energías de 10 a 100 TeV, comparables a las de colisionadores planeados. Más allá de las ideas fundamentales, las tecnologías del experimento —incluyendo sistemas de positrones de baja energía y detectores de alta resolución— prometen aplicaciones en ciencia de materiales e investigación médica. Albergado en el ecosistema de investigación de Huizhou, junto a instalaciones como la Instalación de Acelerador de Iones Pesados de Alta Intensidad y el Sistema Impulsado por Acelerador de la iniciativa China, MACE fortalece el rol de China en la física de partículas global. Como dice el equipo: 'No solo estamos construyendo un experimento; estamos abriendo una nueva ventana a las leyes de la naturaleza'.