Kita vinis gali užantspauduoti miuono karstą kaip naujos fizikos vietą. Fizikų komanda, atlikusi labai tikslius miuono savybių skaičiavimus modeliavimo metu, nustatė, kad dalelės savybės labiau atitinka standartinį modelį, nei manyta anksčiau.
Komanda vadinama „BMW Collaboration“ ir jos tyrimai šiuo metu yra talpinamas išankstinio spausdinimo serveryje arXiv, tai reiškia, kad jis dar nebuvo paskelbtas recenzuojamame žurnale. Ankstesnės komandos išvados, paskelbta m Gamta 2021 metais, „susilpnina (red) ilgalaikį eksperimento ir teorijos neatitikimą“. Kitaip tariant, jų darbas priartino eksperimentinę fiziką prie teorinių prognozių, kai kalbame apie mūsų supratimą apie miuoną.
Savo naujame darbe komanda atliko didelio masto gardelės kvantinės chromodinaminės (QCD) modeliavimą smulkesnėse gardelėse nei ankstesniame darbe, todėl buvo atliktas tikslesnis skaičiavimas. Iš esmės komanda naudojo QCD kaip įvestį, įdėjo tinklelį į erdvėlaikį ir jį imitavo. Jų rezultatai numatė nenormalų miuono magnetinį momentą, kuris buvo tik 0,9 standartinio nuokrypio nuo eksperimentinio vidurkio, skirto matuojant savybę.
Miuonas ir standartinis modelis
Miuonas yra elementarioji dalelė, maždaug 207 kartus didesnė 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 kvantinės mechanikos indėlį į dalelių svyravimą esant magnetiniam laukui, matavimais. Miuono G-2 nesutiko su prognozėmis Standartinis dalelių fizikos modelispagrindinis fizikos teorijų rinkinys pastaruosius 50 metų.
Skirtingai nuo didelių eksperimentų, matuojant g-2 per dalelių susidūrimus, komandos tyrimams „nereikia jokių eksperimentinių duomenų. Tam tereikia suaktyvinti pagrindinę teoriją, kuri yra QCD“, – sakė tyrimo bendraautorius Zoltanas Fodoras, Kalifornijos universiteto San Diege teorinis dalelių fizikas, pokalbyje su Gizmodo. „Galite pagal tai, ką šiandien matote mūsų figūrose: kad rezultatas visiškai sutampa su eksperimento rezultatu.
Kitaip tariant, komandos išvados rodo, kad akivaizdi atotrūkis tarp numatomo anomalaus miuono magnetinio momento ir standartinio modelio numatytų momentų nėra tokia didelė, kaip siūlė ankstesni radiniai.
Pagrindiniai eksperimentiniai rezultatai pasiūlė naują fiziką
Nenormalus 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, išbrinkdami iki skirtumo daugiau nei trys standartiniai nuokrypiai po vėlesnių skaičiavimų.
„Paaiškinti miuono g-2 nauja fizika nėra taip paprasta“, – sakė Andreasas Crivellinas, Ciuricho universiteto ir Paulo Scherrer instituto fizikas teorinis pokalbyje su Gizmodo. „Tai nėra kažkas, kas išeina natūraliai; verčiau turite dirbti, kad surastumėte modelį, kuris suteiktų jums didelį efektą.
Statistinis etapas, kai fizikai mano, kad buvo atliktas tikras atradimas, rodantis, kad atsitiktinio rezultato tikimybė pagal standartinį modelį 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. Skirtumas tarp skaičių padidėjo nuo Brookhaven rezultato. Tačiau pernai eksperimentiniai rezultatai iš CMD-3akceleratorius Rusijoje, atrodė, kad nesutapimas tarp skaičių sumažėjo. Du žingsniai į priekį, vienas žingsnis atgal, priklausomai nuo to, kaip žiūrite.
„Šis pirmasis principinis skaičiavimas iš grotelių ir CMD-3 matavimas sutampa ir abu nerodo naujos fizikos“, – sakė Crivellin. „Nelabai tikiuosi, kad miuono g-2 tikrai yra didelis naujas fizinis efektas.
Kur tai mus palieka?
Yra ir kitų būdų, kaip ištirti miuono savybes. 2022 m. Gizmodo paklausė kelių fizikų, ką Kitas didelis proveržis dalelių fizikoje gali būti, atsižvelgiant į santykinę tylą nuo Higgso bozono stebėjimo 2012 m. Vienas fizikas pasiūlė miuonų greitintuvą – „jei turime problemų su miuonais, naudokime miuonus, kad išsiaiškintume“, – sakė jie.
Tik praėjusią savaitę kita tyrėjų komanda paskelbta jos analizė apie miuonų pluošto eksperimentą, kuris ateityje galėtų atverti kelią miuonų susidūrimams. Tačiau naujo greitintuvo kūrimas gali būti brangus ir reikalaujantis daug laiko.
Esamuose eksperimentuose daugiau duomenų visada praverčia, o ankstesnių rezultatų pakartotinis patikrinimas tiksliau gali parodyti, ar standartinis modelis ir toliau galioja. Tikimasi, kad „Fermilab“ eksperimentas „Muon g-2“ išleis galutinis rezultatas kitais metais. Jei ankstesni rezultatai yra kokių nors požymių, kitų metų skaičius bus dar vienas miuono sagos duomenų taškas, o ne paskutinis jo skyrius.
