Ett internationellt team har inlett MACE-experimentet för att upptäcka en sällsynt omvandling av muonium till dess antimateria-motsvarighet, antimuonium. Denna process, om den observeras, skulle utmana standardmodellen för partikelfysik genom att bryta lepton-smakbevarande. Projektet syftar till att kraftigt förbättra tidigare sökningar som genomfördes för över två decennier sedan.
Leit av forskare från Sun Yat-sen University och Institute of Modern Physics vid Chinese Academy of Sciences riktar MACE-experimentet in sig på en undanglidande händelse där muonium — ett flyktigt system med en positiv myon bunden till en elektron — spontant omvandlas till antimuonium. En sådan upptäckt skulle signalera ny fysik bortom standardmodellen och potentiellt avslöja okända krafter eller partiklar vid höga energiskalor. Forskargruppen beskriver omvandlingen som 'en ren och unik sond för ny fysik i den leptoniska sektorn'. De betonar dess känslighet för specifika modeller och noterar: 'Till skillnad från andra laddade lepton-smakbrottprocesser är denna omvandling känslig för ∆Lℓ = 2-modeller som är fundamentalt skilda och kan avslöja fysik som är otillgänglig för andra experiment'. Det senaste försöket att observera denna effekt ägde rum 1999 vid Paul Scherrer Institute i Schweiz. MACE söker förbättra känsligheten med över hundra gånger och riktar in sig på omvandlings вероятности runt 10^{-13}. Detta kräver innovationer som en högintensiv ytmynstråle, en kiselaerogel-mål för muoniumproduktion och avancerade detektorer för att skilja signaler från bakgrundsbrus. 'Vår design integrerar avancerad stråle, muoniumproduktionsmål och detektorteknik för att isolera signalen från formidabla bakgrunder', uppger teamet. 'Detta gör MACE till ett av de mest känsliga lågenergiexperimenten som söker lepton-smakbrott'. I sin initiala fas I kommer MACE också undersöka andra sällsynta sönderfall, såsom muonium till två fotoner och myon till elektron plus två fotoner, med oöverträffad precision. Ett positivt resultat kunde avslöja fysik vid energier på 10 till 100 TeV, jämförbart med planerade kolliderare. Utöver fundamentala insikter lovar experimentets teknologier — inklusive lågenergi positronsystem och högupplösta detektorer — applikationer inom materialvetenskap och medicinsk forskning. Värd inom Huizhous forskningsøkosystem, bredvid anläggningar som High-intensity heavy-ion Accelerator Facility och China initiative Accelerator Driven System, stärker MACE Kinas roll i global partikelfysik. Som teamet uttrycker det: 'Vi bygger inte bara ett experiment; vi öppnar ett nytt fönster till naturens lagar'.