Новый отчет о мюоне намекает на неизвестную физику, которую еще предстоит увидеть: ScienceAlert

Эксперименты по характерным колебаниям тяжеловесного кузена электрона, называемого мюоном, неоднократно обнаруживали нечто несоответствующее, указывая путь к неизвестной физике.

Спустя почти 20 лет после того, как исследователи из Брукхейвенского ускорителя частиц в Нью-Йорке впервые представили доказательства аномалийСотни ученых работают над коллаборацией Muon g-2. Они только что объявили Последнее измерение движения мюона в электромагнитном поле.

Основываясь на довольно большом количестве недавних данных, собранных с помощью Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики США, новый анализ подтверждает разницу между прогнозами и результатами в 11 659 055 x 10.^-11 .

Это определенно низкий показатель. Но это может сулить несколько больших новых открытий. С точностью 0,2 промилле анализ можно сравнить с оценкой расстояния между двумя людьми на разных сторонах США и выезда менее чем на метр (два фута).

«Это измерение — невероятный экспериментальный подвиг». Он говорит Питер Винтер, физик из Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе. «Снижение системной неопределенности до этого уровня имеет большое значение, и мы не ожидали, что сможем достичь его в ближайшее время».

Мюоны живут в среднем чуть более нескольких микросекунд. Но в этом коротком существовании их массивные тела ведут себя во многом как электрон, вращаясь взад и вперед, когда токи электромагнетизма противодействуют тому, что известно как их магнитный момент.

Физики хорошо представляют себе, как мюоны движутся в электромагнитном поле. У них даже есть буква, описывающая это движение — г, для гиромагнитного отношения.

На танцполе, где есть только ритм электромагнетизма и мюона, теоретически можно предсказать каждое вращение, что дает значение ga 2.

К сожалению, квантовый танцпол — довольно хаотичное место, переполненное виртуальными частицами, парящими на грани существования. Этот камуфляж объектов толкает мюон внутрь и наружу тонкими способами, которые отклоняют бугалу.

Их присутствие указывает на то, что g должно быть немного больше 2. По логике вещей, исключение 2 из g должно означать сигнатуру всего этого квантового скремблирования.

Согласно книге, каждый квантовый коллектор и его сигнатурные движения должны иметь место в Стандартной модели. Мы даже можем сложить эти эффекты и учесть их при предсказании реальных движений мюона с помощью одного числа.

Однако это не то число, которое нашли экспериментаторы в серии экспериментов, проведенных в Брукхейвене около 20 лет назад. И это не то, что исследователи, использующие оборудование Fermilab, обнаружили в серии столкновений, проведенных в 2018 году.

В общем, несоответствия между предсказаниями и результатами в физике элементарных частиц происходят по одной из трех причин. Это либо статистический сбой, либо ошибка эксперимента, либо теоретический пробел.

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

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

Благодаря тому, что коллаборация Muon g-2 подтвердила число g-2 на основе нескольких запусков ускорителя частиц Фермилаб в 2019 и 2020 годах, мы можем быть уверены, что есть новые частицы и силы, которые мы еще не распознали.

В ближайшие годы сотрудничество объединит результаты более ранних экспериментов с новыми данными, чтобы построить более убедительный случай, который может соответствовать критериям высокой достоверности и навсегда изменить физику.

этот поиск был представлен Физические обзорные письма для экспертной оценки.