Участники:Институты
и университеты из Японии,
России,
Канады,
США, Кореи
и Тайваня
Научное обоснование проекта
Законы физики обладают рядом фундаментальных
свойств, которые принято называть симметрией по отношению к
различным операциям:
1) пространственная четность P (от слова
"parity") означает, что
рассматриваемую систему заменяют на ее зеркальное отражение;
2) зарядовая четность C ("charge") приводит
к замене всех частиц
на АНТИ-частицы (электрон заменяется позитроном, протон -
антипротоном и т.п.)
3) обращение времени T ("time") меняет
местами конечное и
начальное состояния системы.
Еще в 1950-е годы было открыто, что P-четность не сохраняется в
слабых взаимодействиях. Позднее, в 1964 г., было обнаружено, что
комбинированная CP-четность нарушается на уровне 0.1% в распадах
нейтральных каонов, причем с тех пор это СР-нарушение не
обнаружено ни в каких других процессах, и только в 2001 г. появились
сигналы о СР-нарушении в B-мезонах.
Природа СР-нарушения остается загадкой по сей день. В рамках
Стандартной Модели (теории, которая позволяет описывать
подавляющее большинство явлений физики элементарных частиц)
СР-нарушение может быть введено через эффекты смешивания кварков
(механизм Кобаяши-Маскава).
Введение таких смешиваний в теорию, в свою очередь, позволяет
делать предсказания, которые проверяются в экспериментах с К- и
B-мезонами.
Однако Стандартная Модель не объясняет глубинных причин
СР-нарушения, а лишь констатирует его. Более того, вполне
возможно, что для объяснения наблюдаемого в нашей Вселенной
"дисбаланса" вещество-антивещество необходимо наличие пока
неизвестных физических процессов ("новая физика"), являющихся
дополнительным источником СР-нарушения.
Таким образом, тест Стандартной Модели и поиск СР-нарушения
вне рамок Стандартной Модели являются основными целями физики
высоких энергий, что, в свою очередь, может привести к пониманию
происхождения масс элементарных частиц и нашей Вселенной.
Измерение электрического дипольного момента элементарных
частиц, а также поиск поперечной (Т-нечетной) поляризации
мюона в распаде K+ => (pi^0)(mu^+)(nu) являются экспериментами,
чувствительными к СР-нарушению вне Стандартной Модели. Последнему
процессу и посвящен данный проект.
Суть проекта.
В эксперименте измеряется поперечная поляризация
мюона из Kmu3 распада положительного каона (каон распадается на нейтральный
пион, положительный мюон и нейтрино). Поляризация мюона
определяется направлением его спина, который, согласно Стандартной
Модели, должен быть параллелен плоскости распада: вероятность всех
других направлений (поперечная поляризация) предсказывается очень
малой, меньше или порядка 10-6(одна миллионная), что на
3-4 порядка ниже современного экспериментального уровня. В то же время
нестандартные модели, такие как модель с тремя Хиггсовыми
дублетами, суперсимметричная модель, а также лептокварковая модель
предсказывают наличие поперечной поляризации мюона в данном
распаде на уровне 0.1-1%, что достижимо в нашем эксперименте,
чувствительность которого составляет примерно 0.25%.
Экспериментальная установка находится на каонном
пучке КЕК,
Япония, и включает в себя черенковский детектор для идентификации
каонов; активную мишень, в которой происходит
остановка и распад
каона; годоскоп из пластикового сцинтиллятора; электромагнитный
калориметр (состоящий из кристаллов
CsI(Tl) ) для регистрации
нейтральных пионов; спектрометр заряженных частиц на основе
сверхпроводящего тороидального магнита и многопроволочных
пропорциональных камер; поляриметр; ряд других вспомогательных
детекторов, а также электронику и систему сбора и визуализации
полученных данных.
Краткая история.
1991 г. - проект одобрен
1992 г. - тест прототипа электромагнитного калориметра
1992-1995 г.г. - создание установки
1996-2000 г. - набор экспериментальных данных. Анализ данных.
2001г.-.... - анализ данных; изучение систематики;
набор экспериментальных данных в эксперименте KEK-E470
"Измерение распада $K^+\to\pi^+\pi^0\gamma$ с прямым испусканием
фотона" (на установке E246).
Letter of Intent (LoI) for JHF (Japan)
