Novo ohlásené miónové kolísanie by mohlo zlomiť fyziku, ako ju poznáme

Znázornenie miónov (modré) vrhajúcich sa okolo supravodivého magnetického úložného prstenca. (Fermilab/Youtube)

Výsledky jedného z najočakávanejších experimentov v časticovej fyzike sú k dispozícii a mohli by splniť najdivokejšie sny každého výskumníka: Možno by mohli zlomiť fyziku, ako ju poznáme.

Zdá sa, že dôkazy získané z Fermi National Accelerator Laboratory neďaleko Chicaga poukazujú na maličkosť subatomárna častica známy ako mión kolíše oveľa viac, ako teória predpovedá, že by malo. Najlepším vysvetlením podľa fyzikov je, že mión je tlačený typmi hmoty a energie, ktoré fyzika úplne nepozná.

Ak sú výsledky pravdivé, objav predstavuje prelom v časticovej fyzike druhu, aký sme nevideli 50 rokov, keď bola prvýkrát vyvinutá dominantná teória na vysvetlenie subatomárnych častíc. Drobné kolísanie miónu – nazývané magnetický moment – ​​by mohlo otriasť samotnými základmi vedy.



„Dnes je mimoriadny deň, na ktorý sme dlho očakávali nielen my, ale aj celá medzinárodná fyzikálna komunita,“ povedal Graziano Venanzoni, spoluhovorca organizácie Muon. g-2 experiment a fyzik z Talianskeho národného inštitútu pre jadrovú fyziku, uviedol vo vyhlásení .

Súvisiace: Beyond Higgs: 5 nepolapiteľných častíc, ktoré sa môžu skrývať vo vesmíre

Mióny, niekedy známe ako „tukové elektróny“, sú podobné svojim všeobecne známym príbuzným, ale sú 200-krát ťažšie a rádioaktívne nestabilné – rozpadajú sa len v milióntinách sekundy na elektróny a drobné, prízračné, bez náboje častice známe ako neutrína .

Mióny majú tiež vlastnosť nazývanú spin, vďaka ktorej sa správajú, akoby to boli malé magnety, čo spôsobuje, že sa kývajú ako malé gyroskopy, keď sa dostanú do vnútra. magnetické pole .

Zdá sa však, že dnešné výsledky, ktoré pochádzajú z experimentu, v ktorom fyzici poslali mióny svištíce okolo supravodivého magnetického prstenca, ukazujú, že mión sa kýva oveľa viac, ako by mal byť.

Jediným vysvetlením je podľa vedcov existencia častíc, ktoré ešte nie sú zahrnuté v súbore rovníc, ktoré vysvetľujú všetky subatomárne častice, tzv. Štandardný model - ktorý zostal nezmenený od polovice 70. rokov 20. storočia. Ide o to, že tieto exotické častice a s nimi spojené energie by štrngali a ťahali mióny vo vnútri prstenca.

Výskumníci z Fermilabu sú si relatívne istí, že to, čo videli (extra kolísanie), bol skutočný jav a nie nejaká štatistická náhoda. Dali číslo na túto dôveru '4,2 sigma', čo je neuveriteľne blízko k prahu 5 sigma, pri ktorom časticoví fyzici vyhlasujú veľký objav. (Výsledok 5 sigma by naznačoval, že existuje šanca 1 ku 3,5 milióna, že sa to stalo náhodou.)

„Toto množstvo, ktoré meriame, odráža interakcie miónu so všetkým ostatným vo vesmíre. Ale keď teoretici vypočítajú rovnaké množstvo pomocou všetkých známych síl a častíc v Štandardný model „Nedostávame rovnakú odpoveď,“ Renee Fatemi, fyzička z University of Kentucky a manažérka simulácií pre experiment Muon g-2, uviedol vo vyhlásení .

'Toto je silný dôkaz, že mión je citlivý na niečo, čo nie je podľa našej najlepšej teórie.'

Avšak konkurenčný výpočet, ktorý urobila samostatná skupina a ktorý bol zverejnený v stredu (7. apríla) v časopise Príroda by mohol okradnúť kolísanie o jeho význam. Podľa výpočtov tohto tímu, ktoré dávajú oveľa väčšiu hodnotu najneistejšiemu členu v rovnici, ktorá predpovedá kývavý pohyb miónu, sú experimentálne výsledky úplne v súlade s predpoveďami.

Dvadsať rokov naháňania častíc mohlo byť nanič.

„Ak sú naše výpočty správne a nové merania nemenia príbeh, zdá sa, že nepotrebujeme žiadnu novú fyziku na vysvetlenie magnetického momentu miónu – riadi sa pravidlami štandardného modelu,“ povedal profesor Zoltan Fodor. fyziky v Penn State a vedúceho výskumného tímu, ktorý publikoval Príroda papier, uviedol vo vyhlásení .

Fodor však dodal, že vzhľadom na to, že predpoveď jeho skupiny sa spoliehala na úplne odlišný výpočet s veľmi odlišnými predpokladmi, ich výsledky ani zďaleka neboli hotová vec.

„Naše zistenie znamená, že medzi predchádzajúcimi teoretickými výsledkami a našimi novými je napätie. Tento rozpor treba pochopiť,“ povedal. 'Navyše, nové experimentálne výsledky môžu byť blízko starým alebo bližšie k predchádzajúcim teoretickým výpočtom.' Máme pred sebou mnoho rokov vzrušenia.“

Fyzici v podstate nebudú môcť jednoznačne povedať, či úplne nové častice ťahajú ich mióny, kým sa presne nezhodnú na tom, ako 17 existujúcich častíc štandardného modelu interaguje s miónmi. Kým jedna teória nevyhrá, fyzika bude balansovať na vlásku.

Súvisiaci obsah:
5 dôvodov, prečo môžeme žiť v multivesmíre

18 najväčších nevyriešených záhad fyziky

Prečo chce fyzik postaviť zrážač častíc na Mesiaci

Tento článok pôvodne publikoval Živá veda . Čítať pôvodný článok tu .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.