Quelltext der Seite Mu3e

'''Mu3e''' ist ein geplantes Experiment der [[Teilchenphysik]] am [[Paul Scherrer Institut]], das nach dem Zerfall eines [[Antiteilchen|Anti]]-[[Myon]]s (''Mu'') in ein [[Elektron]] und zwei [[Positron]]en (''3e'') sucht:<ref>{{Literatur |Autor=A. Blondel et al. |Titel=Research Proposal for an Experiment to Search for the Decay μ → eee |Datum=2013-01-25 |Sprache=en |arXiv=1301.6113}}</ref>

:<math>\mu^+ \to e^+ \gamma^*\!\!/\!Z^* \to e^+ e^+ e^-</math>

Dieser Zerfall ist im [[Standardmodell]] der Teilchenphysik extrem unwahrscheinlich, da die [[Leptonenzahl|Leptonenfamilienzahl]] geändert wird (Umwandlung eines Leptons in eines einer anderen [[Generation (Teilchenphysik)|Familie]]). Dies ist nur in einem [[Feynman-Diagramm #Schleifen|Schleifen-Prozess]] [[Störungstheorie (Quantenfeldtheorie)|höherer Ordnung]] und unter [[Neutrinooszillation]] innerhalb der Schleife möglich. In mehreren Theorien für [[Standardmodell#Physikmodelle neben dem Standardmodell|Physik jenseits des Standardmodells]], insbesondere mit [[Supersymmetrie]], ist dieser Zerfall deutlich häufiger. Die Suche nach dem Zerfall ermöglicht einen Test einiger dieser Theorien, auch dann, wenn sie nicht direkten Beobachtungen (beispielsweise am [[Large Hadron Collider|LHC]]) zugänglich sind.

Mu3e soll am Paul Scherrer Institut stattfinden, um den dort geplanten [[Intensität (Physik)|intensivsten]] Myonenstrahl der Welt zu nutzen. Geplant ist, bis zu zwei Milliarden Zerfälle pro Sekunde analysieren zu können. Nur diese hohe Rate ermöglicht es, mehr als 10<sup>16</sup> Zerfälle zu beobachten.

Als [[Rauschen (Physik)|Untergrund]] sind die Zerfälle

:<math>\mu^+ \to e^+e^-e^+\bar{\nu_\mu}\nu_e</math> und

:<math>\mu^+ \to e^+\bar{\nu_\mu}\nu_e</math>

wichtig. Um diese Zerfälle vom gesuchten Signal zu unterscheiden, benötigt der Detektor eine [[Ortsauflösung]] besser als 200&nbsp;[[Meter#Mikrometer|µm]], eine Zeitauflösung besser als 100&nbsp;[[Picosekunde|ps]] und eine Energieauflösung besser als 0,5&nbsp;[[Elektronvolt|MeV]]. Außerdem muss der Detektor im Inneren sehr leicht sein, um Effekte durch [[Streuung (Physik)|Streuung]] gering zu halten. Diese Anforderungen werden durch eine Kombination aus [[Halbleiterdetektor]]en<ref>Niklaus Berger et al. In: ''Nucl. Instr. Meth.'', A 732, 2013, S. 61–65, {{arXiv|1309.7896}}.</ref> für die Positionsmessung sowie [[Szintillationsdetektor]]en für die Zeitauflösung erreicht. Das gesamte Experiment befindet sich in einem Magnetfeld von 1&nbsp;[[Tesla (Einheit)|Tesla]], um aus der Krümmung der Elektronen- bzw. Positronenbahnen Energie bestimmen zu können.<ref name="PSI" />

Geplant ist (Stand Februar 2019), erste Myonzerfälle ab&nbsp;2021 zu untersuchen, die volle Rate von bis zu zwei Milliarden Zerfälle pro Sekunde soll ab&nbsp;2026 erreicht werden. Das Experiment soll den Zerfall entweder finden oder eine Obergrenze von&nbsp;10<sup>−16</sup> für die [[Zerfallswahrscheinlichkeit]] bestimmen können,<ref name="PSI">{{Internetquelle |url=https://www.psi.ch/de/mu3e/introduction |titel=The Mu3e Experiment |hrsg=[[Paul Scherrer Institut]] |sprache=en |abruf=2015-07-19}}</ref> was um einen Faktor&nbsp;10.000 besser wäre als die bisherige Obergrenze von&nbsp;10<sup>−12</sup>.<ref>[https://inspirehep.net/record/251865 Search for the Decay mu+ → e+ e+ e-] SINDRUM-Kollaboration.</ref>

== Siehe auch ==
[[MEG-Experiment]]

== Weblinks ==
* [https://www.psi.ch/de/mu3e/introduction Beschreibung des Experiments] auf psi.ch
* [https://www.physi.uni-heidelberg.de/Forschung/he/mu3e/documents/ResearchProposal.pdf (Akzeptiertes) „Research Proposal“] (PDF; 4,1&nbsp;MB) mit weiteren Angaben

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Kern- und Teilchenphysikexperiment]]
[[Kategorie:Internationales Forschungsprojekt]]
[[Kategorie:Paul Scherrer Institut]]