Kita vinis gali užantspauduoti miuono karstą kaip naujos fizikos vietą. Fizikų komanda, atlikusi labai tikslius miuono savybių skaičiavimus modeliavimuose, nustatė, kad dalelės savybės labiau atitiko standartinį modelį, nei manyta anksčiau.
Komanda vadinasi BMW Collaboration ir jos Ieškoti šiuo metu yra talpinamas arXiv išankstinio spausdinimo serveryje, tai reiškia, kad jis dar nebuvo paskelbtas recenzuojamame žurnale. Ankstesnės komandos išvados, paskelbta m Gamta em 2021 m„susilpninti (red) ilgalaikį eksperimento ir teorijos neatitikimą“. Kitaip tariant, jų darbas priartino eksperimentinę fiziką prie teorinių prognozių, susijusių su mūsų supratimu apie miuoną.
Savo naujame darbe komanda atliko didelio masto gardelės kvantinės chromodinamikos (QCD) modeliavimą smulkesnėse gardelėse nei ankstesniame darbe, todėl buvo atliktas tikslesnis skaičiavimas. Iš esmės komanda naudojo QCD kaip įvestį, įdėjo tinklelį erdvėlaikyje ir jį imitavo. Jų rezultatai numatė anomalų miuono magnetinį momentą, kuris buvo tik 0,9 standartinio nuokrypio nuo eksperimentinio turto matavimo vidurkio.
Miuonas ir standartinis modelis
Miuonas yra elementarioji dalelė, maždaug 207 kartus masyvesnė už elektroną. Maždaug 20 metų mokslininkai laikė miuoną potencialia vieta naujos fizikos atradimams. Problema kyla dėl dalelių anomalaus magnetinio momento arba g-2, savybės, apibūdinančios kvantinį mechaninį indėlį į dalelių virpesius esant magnetiniam laukui, matavimuose. Miuono g-2 nesutiko su prognozėmis Standartinis dalelių fizikos modelispagrindinis teorijų rinkinys, kuriuo buvo paremta fizika pastaruosius 50 metų.
Skirtingai nuo didelių eksperimentų, kurie matuoja g-2 per dalelių susidūrimus, komandos tyrimams „nereikia jokios eksperimentinės informacijos. Tam tereikia suaktyvinti pagrindinę teoriją, kuri yra QCD“, – sakė tyrimo bendraautorius Zoltanas Fodoras, Kalifornijos universiteto San Diego dalelių fizikas teorinis. „Galite pagal tai, ką šiandien matote mūsų skaičiuose: kad rezultatas visiškai sutampa su eksperimento rezultatu.
Kitaip tariant, komandos išvados rodo, kad akivaizdus atotrūkis tarp numatytų miuono anomalių magnetinių momentų ir standartinio modelio numatytų momentų nėra toks didelis, kaip siūlė ankstesni radiniai.
Pagrindiniai eksperimentiniai rezultatai pasiūlė naują fiziką
Anomalinis miuono magnetinis momentas pirmą kartą buvo išmatuotas CERN septintajame dešimtmetyje, tačiau matavimas buvo netikslus. 2006 m. Brookhaven nacionalinėje laboratorijoje atliktas eksperimentas E821 buvo išleistas galutiniai miuono g-2 matavimaikurie skyrėsi nuo standartinio modelio prognozių daugiau nei dviem standartiniais nuokrypiais, didėjant iki skirtumo daugiau nei trys standartiniai nuokrypiai po vėlesnių skaičiavimų.
„Paaiškinti miuoną g-2 nauja fizika nėra taip paprasta“, – Gizmodo sakė Andreasas Crivellinas, Ciuricho universiteto ir Paulo Scherrer instituto fizikas teorinis. „Tai nėra kažkas, kas atsiranda natūraliai; jūs turite dirbti, kad surastumėte modelį, kuris duotų reikšmingą efektą.
Statistinė riba, kurią pasiekus fizikai mano, kad buvo atliktas tikras atradimas, rodantis, kad atsitiktinio rezultato tikimybė standartiniame modelyje yra labai maža, yra penki standartiniai nuokrypiai arba „penkios sigmos“.
2021 m. „Muon g-2 Collaboration“ paskelbė apie miuono magnetinio momento matavimą, kuris nesutapo su standartiniu modeliu 4,2 standartinio nuokrypio. Atotrūkis tarp skaičių padidėjo nuo Brookhaven rezultato. Tačiau pernai eksperimentiniai CMD-3 rezultataiakceleratorius Rusijoje, atrodė, kad neatitikimas tarp skaičių sumažėjo. Du žingsniai į priekį, vienas žingsnis atgal, priklausomai nuo to, kaip žiūrite.
„Šis pirmojo principo gardelės skaičiavimas ir CMD-3 matavimas sutampa ir nenurodo naujos fizikos“, – sakė Crivellin. „Nelabai tikiuosi, kad muone g-2 iš tikrųjų yra reikšmingas naujas fizinis efektas.
Kur tai mus palieka?
Yra ir kitų būdų ištirti miuono savybes. 2022 m. Gizmodo paklausė kelių fizikų, koks galėtų būti kitas didelis proveržis dalelių fizikoje, atsižvelgiant į santykinę tylą nuo 2012 m., kai Higso bozonas buvo pastebėtas. Vienas fizikas pasiūlė miuonų greitintuvą – „jei turime problemų su miuonais, naudokite miuonus išsiaiškinti“, – sakė jie.
Praėjusią savaitę kita tyrėjų komanda Paskelbta jų analizė apie miuonų pluošto eksperimentą, galintį atverti kelią miuonų susidūrimams ateityje. Tačiau naujo greitintuvo kūrimas gali būti brangus ir atimti daug laiko.
Esamuose eksperimentuose daugiau duomenų visada praverčia, o iš naujo patikrinus ankstesnius rezultatus tiksliau galima nustatyti, ar standartinis modelis ir toliau galioja. Tikimasi, kad „Fermilab“ eksperimentas „Muon g-2“ išleis galutinis rezultatas Kitais metais. Jei praeities rezultatai yra kokių nors požymių, kitų metų skaičiai bus dar vienas duomenų taškas miuonų sagoje, o ne paskutinis jos skyrius.
