Muon g–2: osakeste füüsika reeglite kogum, mis esitab väljakutseid uuringutele
Standardmudel on range teooria, mis ennustab universumi ehitusplokkide käitumist.
Kunstniku ettekujutus müüoni magnetmomendi müsteeriumist. (Allikas: Dani Zemba, Pennsylvania osariigi ülikool) Värskelt avaldatud rahvusvahelise katse tulemused vihjavad võimalusele, et loodusseadusi reguleerib uus füüsika, väidavad teadlased. Eksperimendi tulemused, mida uuriti subatomiline osake, mida nimetatakse müüoniks , ei vasta standardmudeli ennustustele, millel kogu osakeste füüsika põhineb, ja kinnitavad selle asemel lahknevust, mis avastati 20 aastat tagasi tehtud katses. Teisisõnu, meile tuntud füüsika ei suuda üksi mõõdetud tulemusi selgitada. Uuring on avaldatud ajakirjas Physical Review Letters.
Infoleht| Klõpsake, et saada oma postkasti päeva parimad selgitused
Mis on standardmudel?
Standardmudel on range teooria, mis ennustab universumi ehitusplokkide käitumist. Selles kirjeldatakse kuut tüüpi kvarkide, kuue leptoni, Higgsi bosoni, kolme põhijõu reeglid ja seda, kuidas subatomaarsed osakesed käituvad elektromagnetiliste jõudude mõjul.
Muuon on üks leptonitest. See sarnaneb elektroniga, kuid on 200 korda suurem ja palju ebastabiilsem, püsides ellu sekundi murdosa. Katse nimega Muon g–2 (g miinus kaks) viidi läbi USA energeetikaministeeriumi Fermi riiklikus kiirendilaboris (Fermilab).
Millest see eksperiment rääkis?
See mõõtis müüoniga seotud kogust, mis järgnes eelmisele katsele Brookhaveni riiklikus laboris USA energeetikaministeeriumi alluvuses. 2001. aastal lõpetatud Brookhaveni katse andis tulemusi, mis ei vastanud identselt standardmudeli ennustustele.
Muon g-2 katses mõõdeti seda kogust suurema täpsusega. Ta püüdis välja selgitada, kas lahknevus jääb püsima või on uued tulemused prognoosidele lähemal. Nagu hiljem selgus, tekkis jälle lahknevus, kuigi väiksem.
LIITU NÜÜD :Express Explained Telegrami kanal
Mis kogust mõõdeti?
Seda nimetatakse g-teguriks, mõõt, mis tuleneb müüoni magnetilistest omadustest. Kuna müüon on ebastabiilne, uurivad teadlased, millist mõju see oma ümbrusele jätab.
Muuonid toimivad nii, nagu neil oleks väike sisemine magnet. Tugevas magnetväljas kõigub selle magneti suund – täpselt nagu pöörleva plaadi telg. Müoni kõikumise kiirust kirjeldab g-tegur, mõõdetud kogus. Teadaolevalt on see väärtus 2 lähedal, seega mõõdavad teadlased kõrvalekallet 2-st. Sellest ka nimi g–2.
G-tegurit saab täpselt arvutada standardmudeli abil. Eksperimendis g–2 mõõtsid teadlased seda ülitäpsete instrumentidega. Nad genereerisid müüone ja panid need suures magnetis ringlema. Müonid suhtlesid ka subatomaarsete osakeste kvantvahuga, mis hüppasid sisse ja välja, nagu Fermilab seda kirjeldas. Need vastasmõjud mõjutavad g-teguri väärtust, põhjustades müüonide võnkumist veidi kiiremini või aeglasemalt. Seda, kui suur see kõrvalekalle on (seda nimetatakse anomaalseks magnetmomendiks), saab samuti arvutada standardmudeli abil. Kuid kui kvantvaht sisaldab lisajõude või osakesi, mida standardmudel ei arvesta, muudaks see g-tegurit veelgi.
Millised olid leiud?
Kuigi tulemused erinevad standardmudeli ennustusest, nõustuvad need kindlalt Brookhaveni tulemustega, ütles Fermilab.
Müoni aktsepteeritud teoreetilised väärtused on järgmised:
g-tegur: 2,00233183620
anomaalne magnetmoment: 0,00116591810
Kolmapäeval teatavaks tehtud uued katsetulemused (kombineeritud Brookhaveni ja Fermilabi tulemustest) on järgmised:
g-tegur: 2,00233184122
anomaalne magnetmoment: 0,00116592061.
Mida see tähendab?
Brookhaveni ja nüüd Fermilabi tulemused vihjavad tundmatute vastastikmõjude olemasolule müüoni ja magnetvälja vahel - vastastikmõjudele, mis võivad hõlmata uusi osakesi või jõude. See pole aga viimane sõna uuele füüsikale tee avamisel.
Avastuse väitmiseks nõuavad teadlased tulemusi, mis erinevad standardmudelist 5 standardhälbe võrra. Fermilabi ja Brookhaveni kombineeritud tulemused erinevad 4,2 standardhälbe võrra. Kuigi sellest ei pruugi piisata, on väga ebatõenäoline, et see on juhus – see võimalus on umbes 1:40 000, teatas samuti USA energeetikaministeeriumi alluvuses olev Argonne'i riiklik labor pressiteates.
See on tugev tõend selle kohta, et müüon on tundlik millegi suhtes, mis pole meie parimas teoorias, ütles Kentucky ülikooli füüsik ja Muon g-2 katse simulatsioonijuht Renee Fatemi Fermilabi avaldatud avalduses.
Jagage Oma Sõpradega:
