Mu3e 实验：现状与短期计划

Mu3e 是一项正在施工中的实验，位于瑞士巴斯·施莱施研究所，旨在搜索离子强度非 conserving 衰变 $\mu^+ \rightarrow e^+e^-e^+$. 在考虑神经小子质量的标准模型( SM)延伸中，该衰变理论上是被允许的，但仅通过极其罕见的环路过程实现，预测的分支比率约为 $\mathcal{O}(10^{-54})$. 这种微小的概率意味着任何该衰变的观察都将为超出 SM 的物理提供明确证据. Mu3e 实验旨在探测 $\mu^+ \rightarrow e^+e^-e^+$ 衰变，其灵敏度在 Phase-1 约为 $\mathcal{O}(10^{-15})$，计划通过未来升级实现灵敏度 $\mathcal{O}(10^{-16})$. 为实现 Phase-1 的宏伟目标，Mu3e 将使用世界上最强的连续正μ射线束，在实验室中心的靶标处产生每秒 $10^8$ 个μ停止. Mu3e 将使用三项主要技术进行粒子探测. 通过基于 MuPix11 传感器的超薄( 50 - 70 $\mu m$)像素探测器实现轨迹测量，这些是带有约 $23$ $\mu$m 空间分辨率的高压单面积像素传感器( HV-MAPS). 通过约 $250$ ps 的扫描剂光纤( 约 $40$ ps 的瓷砖)和硅光子多极管(readout by MuTRiG3 ASIC)实现时序测量. 基于 FPGA 的无触发 DAQ 系统将收集探测器的数据, 随后在 GPU 过滤农场中进行重建. 探测器的装配已开始，计划于 2025 年进行探测器联合实验. 本文件报告了施工、安装及近期数据采集计划的进展.