Категории: Новости

Новый расчет мюона намекает на неизвестную физику, которую еще не видели

Эксперименты с характерным колебанием тяжеловесного родственника электрона, называемого мюоном, постоянно обнаруживают, что что-то не совсем складывается, указывая путь к неизвестной физике.

Почти 20 лет после того, как исследователи из Брукхейвена Ускоритель частиц в Нью-Йорке впервые предоставил доказательства аномалии, сотни ученых, работающих с коллаборацией Muon g-2, только что объявили о последнем измерении движения мюона в электромагнитном поле.

Основываясь на довольно существенных данных. Количество свежих данных, собранных с помощью Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики США, новый анализ подтверждает разницу между ожиданиями и результатами в 116 592 055 x 10-11 .

Это крошечное число, чтобы быть уверенным. Но это может сулить несколько больших новых открытий. А с точностью до 0,2 части на миллион анализ можно сравнить с оценкой расстояния между двумя людьми, находящимися на разных концах США и находящимися на расстоянии менее метра (пары футов).

«Это измерение — невероятное экспериментальное достижение», — говорит Питер Винтер, физик из Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе. «Снижение систематической неопределенности до такого уровня — это большое дело, и мы не ожидали, что сможем достичь этого так скоро».

Мюоны живут в среднем немногим более пары микросекунд. Но за это короткое время их массивные тела ведут себя во многом как электрон, вращаясь туда-сюда, когда токи электромагнетизма противодействуют тому, что известно как их магнитный момент.

Физики довольно хорошо представляют себе, как мюоны должны двигаться в электромагнитном поле. У них даже есть буква, описывающая это движение – г, обозначающая гиромагнитное отношение.

На танцполе, где есть только ритм электромагнетизма и движущийся мюон, теоретически можно предсказать каждое вращение, что дает значение g. из 2.

К сожалению, квантовый танцпол — довольно хаотичное место, переполненное виртуальными частицами, парящими на грани существования. Это размытие объектов толкает и спотыкает мюон тонкими способами, из-за чего его бугалу смещается в сторону.

Их присутствие предполагает, что g должно быть немного больше, чем 2. По логике, вычитание 2 из g должно указывать на сигнатуру все эти квантовые столкновения.

Судя по книге, каждый отдельный квантовый незваный гость и его характерные ходы должны иметь место в Стандартной модели. Мы можем даже сложить эти эффекты и учесть их при предсказании истинного движения мюона с помощью одного числа.

Однако это число не является тем, что обнаружили экспериментаторы в ходе серии экспериментов, проведенных в Брукхейвене. 20 лет назад. И это не то, что исследователи обнаружили, используя оборудование Fermilab в серии столкновений, проведенной в 2018 году.

Несоответствие между ожиданиями и результатами в физике элементарных частиц обычно сводится к одной из трех вещей. Это либо статистический сбой, либо ошибка эксперимента, либо теоретическая брешь.

Из них третья возможность — главный приз — дыра в Стандартной модели, которую так хочется заткнуть.

Учитывая, что такие явления, как темная энергия и темная материя, в настоящее время не могут быть легко объяснены с помощью Стандартной модели физики, мы уже подозреваем, что с ней есть некоторые проблемы.

Сотрудничество с Muon g-2 подтверждает g- 2, основанное на нескольких запусках ускорителя частиц Фермилаб в 2019 и 2020 годах, мы можем быть в два раза более уверены в существовании новых частиц и сил, которые нам еще предстоит идентифицировать.

В ближайшие годы сотрудничество будет объедините результаты прошлых экспериментов с более свежими данными, чтобы создать еще более убедительный аргумент, который может соответствовать высоким стандартам достоверности и навсегда изменить физику.

Это исследование было отправлено в Physical Review. Письма для рецензирования.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Самая известная теория Эйнштейна только что преодолела самый большой вызов за всю историю

Математика, которую Альберт Эйнштейн разработал для описания гравитационного механизма физической Вселенной в начале 20 века,…

21.11.2024

Почти треть всех звезд может содержать остатки планет, подобных Земле

В последние годы астрономы разработали методы измерения содержания металлов в звездах с чрезвычайной точностью. Обладая…

20.11.2024

Новая технология печати ДНК может произвести революцию в том, как мы храним данные

Какими бы эффективными ни были электронные системы хранения данных, они не имеют ничего общего с…

19.11.2024

У этого странного кристалла две точки плавления, и мы наконец знаем, почему

В 1896 году немецкий химик Эмиль Фишер заметил нечто очень странное в молекуле под названием…

19.11.2024

Ученые впервые раскрыли форму короны черной дыры

Если вам посчастливилось наблюдать полное затмение, вы наверняка помните ореол яркого света вокруг Луны во…

19.11.2024

Ученые обнаружили галактики-монстры, скрывающиеся в ранней Вселенной

В ранней Вселенной, задолго до того, как они успели вырасти, астрономы обнаружили то, что они…

19.11.2024