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.
«Главный евангелист пива. Первопроходец в области кофе на протяжении всей жизни. Сертифицированный защитник Твиттера. Интернетоголик. Практикующий путешественник».
More Stories
НАСА объявляет об «уникальном» космическом взрыве этим летом
Квантовые запутанные фотоны используются для измерения вращения Земли
Психиатр-диетолог делится 7 продуктами, которые стоит купить для здорового мозга