Muon g–2: Štúdia medzníkov spochybňuje pravidlá časticovej fyziky
Štandardný model je rigorózna teória, ktorá predpovedá správanie stavebných kameňov vesmíru.
Umelcova predstava o záhade magnetického momentu miónu. (Zdroj: Dani Zemba, Pennsylvania State University) Vedci tvrdia, že novo zverejnené výsledky medzinárodného experimentu naznačujú možnosť novej fyziky, ktorá riadi zákony prírody. Výsledky experimentu, ktorý študoval subatomárna častica nazývaná mión , nezodpovedajú predpovediam štandardného modelu, na ktorom je založená celá časticová fyzika, a namiesto toho opätovne potvrdzujú nezrovnalosť, ktorá bola zistená v experimente pred 20 rokmi. Inými slovami, fyzika, ktorú poznáme, nedokáže sama vysvetliť namerané výsledky. Štúdia bola publikovaná v časopise Physical Review Letters.
Newsletter| Kliknutím dostanete do doručenej pošty najlepšie vysvetlivky dňa
Čo je štandardný model?
Štandardný model je rigorózna teória, ktorá predpovedá správanie stavebných kameňov vesmíru. Stanovuje pravidlá pre šesť typov kvarkov, šesť leptónov, Higgsov bozón, tri základné sily a ako sa správajú subatomárne častice pod vplyvom elektromagnetických síl.
Mión je jedným z leptónov. Je podobný elektrónu, ale je 200-krát väčší a oveľa nestabilnejší, prežije zlomok sekundy. Experiment s názvom Muon g–2 (g mínus dva) sa uskutočnil v Národnom urýchľovacom laboratóriu Fermiho (Fermilab) Ministerstva energetiky USA.
O čom bol tento experiment?
Meralo množstvo súvisiace s miónom v nadväznosti na predchádzajúci experiment v Národnom laboratóriu v Brookhavene pod Ministerstvom energetiky USA. Brookhavenský experiment, uzavretý v roku 2001, priniesol výsledky, ktoré sa nezhodovali s predpoveďami štandardného modelu.
Experiment Muon g–2 meral túto veličinu s väčšou presnosťou. Snažila sa zistiť, či nezrovnalosť bude pretrvávať, alebo či budú nové výsledky bližšie k predpovediam. Ako sa ukázalo, opäť tu bol rozpor, aj keď menší.
PRIDAŤ SA TERAZ :Express Explained Telegram Channel
Aké množstvo bolo merané?
Nazýva sa to g-faktor, miera, ktorá je odvodená od magnetických vlastností miónu. Keďže mión je nestabilný, vedci skúmajú vplyv, ktorý zanecháva na svoje okolie.
Mióny pôsobia, ako keby mali malý vnútorný magnet. V silnom magnetickom poli sa smer tohto magnetu kolíše – rovnako ako os rotopedu. Rýchlosť kolísania miónu je opísaná g-faktorom, veličinou, ktorá bola nameraná. Je známe, že táto hodnota je blízka 2, takže vedci merajú odchýlku od 2. Preto názov g–2.
G-faktor možno presne vypočítať pomocou štandardného modelu. V experimente g–2 to vedci zmerali pomocou vysoko presných prístrojov. Vytvorili mióny a nechali ich cirkulovať vo veľkom magnete. Mióny tiež interagovali s kvantovou penou subatomárnych častíc, ktoré sa objavovali a zanikali, ako to opísal Fermilab. Tieto interakcie ovplyvňujú hodnotu g-faktora, čo spôsobuje, že mióny sa kývajú o niečo rýchlejšie alebo o niečo pomalšie. Aká veľká bude táto odchýlka (nazýva sa to tiež anomálny magnetický moment), možno vypočítať pomocou štandardného modelu. Ak však kvantová pena obsahuje ďalšie sily alebo častice, ktoré štandardný model nezohľadňuje, potom by sa g-faktor ďalej vylepšil.
Aké boli zistenia?
Výsledky, hoci sa líšia od predpovede štandardného modelu, silne súhlasia s výsledkami z Brookhavenu, povedal Fermilab.
Akceptované teoretické hodnoty pre mión sú:
g-faktor: 2,00233183620
anomálny magnetický moment: 0,00116591810
Nové experimentálne výsledky (spojené z výsledkov Brookhaven a Fermilab) oznámené v stredu sú:
g-faktor: 2,00233184122
anomálny magnetický moment: 0,00116592061.
Čo to znamená?
Výsledky z Brookhaven a teraz Fermilab naznačujú existenciu neznámych interakcií medzi miónom a magnetickým poľom - interakcie, ktoré by mohli zahŕňať nové častice alebo sily. Nie je to však posledné slovo pri otváraní cesty k novej fyzike.
Na uplatnenie objavu vedci požadujú výsledky, ktoré sa líšia od štandardného modelu o 5 štandardných odchýlok. Kombinované výsledky z Fermilabu a Brookhavenu sa líšia o 4,2 štandardnej odchýlky. Aj keď to nemusí stačiť, je veľmi nepravdepodobné, že by to bola náhoda – táto šanca je asi 1 ku 40 000, uviedlo v tlačovej správe Národné laboratórium Argonne, tiež pod Ministerstvom energetiky USA.
Toto je silný dôkaz, že mión je citlivý na niečo, čo nie je v našej najlepšej teórii, uviedla Renee Fatemi, fyzička z University of Kentucky a manažérka simulácií pre experiment Muon g-2, vo vyhlásení zverejnenom spoločnosťou Fermilab.
Zdieľajte So Svojimi Priateľmi:
