The MEG(-II) Experiment



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La collaborazione internazionale MEG (Giappone/Italia/Russia/Svizzera/USA) cerca il decadimento μ+->e+γ al Paul Scherrer Institute (Zurigo).

Questo decadimento, praticamente proibito nel Modello Standard, e' invece previsto in molte estensioni di tale modello a un livello accessibile sperimentalmente. L'osservazione di μ+->e+γ sarebbe un chiaro segnale di Nuova Fisica mentre porre limiti sempre piu' stringenti permette di limitare lo spazio dei parametri di nuovi modelli teorici o addirittura di escluderli. Le figure qui sotto mostrano le previsioni per μ+->e+γ e μ+->e+γ per due modelli di nuova fisica (del tipo: MSSM e SUSY con see-saw rispettivamente). Come si puo' vedere gia' l'attuale risultato di MEG pone dei limiti piuttosto stringenti nello spazio dei parametri.

NP1 NP2


Essendo un decadimento rarissimo (se esiste), e' necessario avere un fascio molto intenso di muoni (a PSI e' disponibile il piu' intenso al mondo, fino a 108 muoni al secondo) e dunque l'esperimento MEG si colloca alla frontiera dell'intensita' per gli studi di Nuova Fisica, complementare alla frontiera dell'energia (LHC).

Recentemente e' stato pubblicato il risultato finale dell'analisi dei dati presi nel 2009-2013:BR(μ+->e+γ) < 4.2 x 10-13 @90% C.L. (arXiv:1605.05081 accettato da EPJC).
Si tratta del limite migliore al mondo (cioe' il piu' stringente) su questo processo. L'esperimento e' in fase di upgrade; e' previsto che il rivelatore MEG-II prenda dati per 3 anni a partire dal 2017 migliorando la sensibilita' di un ordine di grandezza rispetto a MEG, raggiungendo cioe' 5 x10 -14 (MEG-II proposal).

Qui sotto e' mostrato uno schema dei rivelatori MEG e MEG-II. Il fascio di muoni viene fermato su di un sottile bersaglio di materiale plastico. I muoni a riposo decadono: vengono cercati un positrone e un fotone emessi simultaneamente, back-to-back, e con energia pari a meta' della massa del muone (decadimento a due corpi a riposo nel sistema del laboratorio). Il positrone viene ricostruito nelle camere a deriva, immerse in campo magnetico, poi nel rivelatore a scintillazione su cui va a sbattere successivamente; il fotone viene invece rivelato attraverso il calorimetro a Xenon liquido piu' grande del mondo.


Detector