Ученые обещают разгадать «мюонную загадку»

В течение ближайших нескольких лет будет раскрыта одна из главных проблем современной физики элементарных частиц — так называемая «мюонная загадка», что поможет лучше понять процессы, которые происходят во Вселенной. Как утверждают в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ», весомый вклад в данные работы внесут российские специалисты.

В результате ряда преобразований космические частицы в атмосфере Земли превращаются в элементарные частицы — мюоны, которые, долетев до земной поверхности, могут быть зафиксированы наземными детекторами.

Несколько лет назад ученые заинтересовались тем, что количество регистрируемых мюонов на десятки процентов больше, чем предполагалось ранее. Это явление физики «окрестили» «мюонной загадкой». Над ее разгадкой специалисты трудились с 2002 по 2007 годы в ходе многочисленных экспериментов на действующей на базе «МИФИ» установке ДЕКОР. Позже существование избытка мюонов подтвердили эксперименты, которые проводились в крупнейшей обсерватории «Пьер Оже» в Аргентине.

Изучение мюонов сотрудники Научно-образовательного центра НЕВОД (входит в состав Института ядерной физики и технологий «МИФИ») изучают с помощью единственного в мире многоцелевого нейтринного водного детектора, который предназначен для исследования всех компонентов космических лучей у поверхности Земли. Результаты последних экспериментов по изучению космических лучей с помощью комплекса НЕВОД были озвучены на Всероссийской конференции по космическим лучам, проходящей в подмосковной Дубне.

Как рассказал главный научный сотрудник НОЦ НЕВОД Ростислав Кокоулин, экспериментальный материал за последние годы был увеличен в 3-4 раза. Соответственно была повышена точность измерений. «Одно из направлений экспериментальных исследований по решению мюонной загадки — это измерение не только количества мюонов, а и их энергетических характеристик. Мы начали эксперимент по измерению энергий мюонов еще в 2012 году и продолжаем его до сих пор. Сначала с помощью координатно-трекового детектора ДЕКОР мы регистрируем группу мюонов, а потом измеряем, какой энергетический эффект они дали в черенковском водном детекторе НЕВОД», — отметил Ростислав Кокоулин.

В планах ученых — выяснить, возможно ли помимо численного избытка мюонов изменение их средней энергии. Если будет экспериментально доказано, что такой энергетический избыток есть, станет понятно, какие изменения потребуются от теоретической модели. На сегодняшний день в НИЯУ МИФИ устанавливается новое оборудование, которое будет работать вместе с детекторами ДЕКОР и НЕВОД, что позволит увеличить набор наблюдаемых характеристик и повысить точность измерений.

По мнению Кокоулина, решение «мюонной загадки» — вопрос двух-пяти лет. «Это даст нам более правильное понимание картины ядерно-каскадного процесса при взаимодействии частиц сверхвысоких энергий. Такое понимание необходимо для исследования характеристик нашей Вселенной, для изучения процессов, происходящих в ней», — подчеркнул ученый.