Glavni Novice Majhen, majav mion je pravkar do temeljev pretresel fiziko delcev

Majhen, majav mion je pravkar do temeljev pretresel fiziko delcev

nekaj poskusa g2 v Fermilabu

Pogled od zgoraj na opremo, uporabljeno v eksperimentu g-2 v Fermilabu. Eksperiment uporablja mionski žarek, elektronske stojala in superprevodni magnetni shranjevalni obroč, ohlajen na minus 450 stopinj Fahrenheita (minus 267 stopinj Celzija) za preučevanje nihanja mionov. (Zasluge za sliko: Reidar Hahn/Fermilab)

Rezultati enega najbolj težko pričakovanih poskusov v fiziki delcev so na voljo in bi lahko izpolnili najbolj nore sanje vsakega raziskovalca: morda bi lahko uničili fiziko, kot jo poznamo.

Zdi se, da dokazi, vzeti iz Fermi National Accelerator Laboratory blizu Chicaga, kažejo na majhnosubatomski delecznan kotmionniha veliko bolj, kot predvideva teorija. Najboljša razlaga po mnenju fizikov je, da mion potiskajo vrste snovi in ​​energije, ki jih fizika popolnoma ne pozna.

Če so rezultati resnični, odkritje predstavlja preboj v fiziki delcev, kakršnega ni bilo 50 let, ko je bila prvič razvita prevladujoča teorija za razlago subatomskih delcev. Majhno nihanje miona - ki ga ustvari interakcija njegovega notranjega magnetnega polja ali magnetnega momenta z zunanjim magnetnim poljem - bi lahko zamajalo same temelje znanosti.

'Danes je izjemen dan, ki smo ga dolgo pričakovali ne samo mi, ampak celotna mednarodna fizikalna skupnost,' Graziano Venanzoni, sopredstavnik Muon g-2 poskus in fizik na italijanskem nacionalnem inštitutu za jedrsko fiziko, je dejal v izjavi .

Povezano : Onstran Higgsa: 5 izmuzljivih delcev, ki se morda skrivajo v vesolju

Včasih znani kot 'mastni elektroni', mioni so podobni svojim bolj znanim sorodnikom, vendar so 200-krat težji in radioaktivno nestabilni – v zgolj milijoninkah sekunde razpadejo na elektrone in drobne, srhljive delce brez naboja, znane kotnevtrini. Mioni imajo tudi lastnost, imenovano vrtenje, zaradi katere se v kombinaciji z njihovim nabojem obnašajo, kot da bi bili majhni magneti, zaradi česar se zibljejo kot majhni žiroskopi, ko padejo v magnetno polje .

Toda današnji rezultati, ki izhajajo iz eksperimenta, v katerem so fiziki pošiljali mione, ki švigajo okoli superprevodnega magnetnega obroča, kažejo, da mion niha veliko bolj, kot bi moral biti. Edina razlaga, so povedali znanstveniki študije, je obstoj delcev, ki še niso upoštevani v naboru enačb, ki pojasnjujejo vse subatomske delce, imenovaneStandardni model— ki je ostala nespremenjena od sredine sedemdesetih let prejšnjega stoletja. Ti eksotični delci in z njimi povezane energije bi po ideji dregnili in vlekli mione znotraj obroča.

Raziskovalci Fermilaba so razmeroma prepričani, da je bilo to, kar so videli (dodatno nihanje), resničen pojav in ne neka statistična naključja. Za to zaupanje so postavili številko '4,2 sigma', kar je neverjetno blizu pragu 5 sigma, pri katerem fiziki delcev razglasijo veliko odkritje. (Rezultat 5-sigma bi nakazal, da obstaja 1 proti 3,5 milijona možnosti, da se je to zgodilo zaradi naključja.)

Ta količina, ki jo merimo, odraža interakcije miona z vsem drugim v vesolju. Toda ko teoretiki izračunajo isto količino z uporabo vseh znanih sil in delcev v standardnem modelu, ne dobimo enakega odgovora,' Renee Fatemi, fizik na Univerzi v Kentuckyju in vodja simulacij za Muon g -2 poskus, je dejal v izjavi . 'To je močan dokaz, da je mion občutljiv na nekaj, kar ni v naši najboljši teoriji.'

Vendar pa je konkurenčen izračun, ki ga je naredila ločena skupina in je bil objavljen v sredo (7. aprila) v reviji Narava (odpre se v novem zavihku)lahko nihanju odvzame pomen. Glede na izračune te ekipe, ki dajejo veliko večjo vrednost najbolj negotovemu členu v enačbi, ki napoveduje zibanje miona, so eksperimentalni rezultati popolnoma v skladu z napovedmi. Dvajset let lovljenja delcev bi lahko bilo zaman.

'Če so naši izračuni pravilni in nove meritve ne spremenijo zgodbe, se zdi, da ne potrebujemo nobene nove fizike za razlago mionovega magnetnega momenta - sledi pravilom standardnega modela,' Zoltan Fodor, profesor fizike na Penn State in vodja raziskovalne skupine, ki je objavila članek Nature, je dejal v izjavi .

Toda Fodor je dodal, da glede na to, da je napoved njegove skupine temeljila na popolnoma drugačnem izračunu z zelo različnimi predpostavkami, njihovi rezultati še zdaleč niso bili opravljena stvar. 'Naša ugotovitev pomeni, da obstaja napetost med prejšnjimi teoretičnimi rezultati in našimi novimi. To neskladje je treba razumeti,' je dejal. Poleg tega so lahko novi eksperimentalni rezultati blizu starim ali bližje prejšnjim teoretičnim izračunom. Pred nami so mnoga leta vznemirjenja.«

V bistvu fiziki ne bodo mogli dokončno reči, ali popolnoma novi delci vlečejo svoje mione, dokler se ne bodo mogli natančno dogovoriti, kako 17 obstoječih delcev standardnega modela deluje tudi z mioni. Dokler ena teorija ne zmaga, se fizika giblje na nitki.

Zanimivi Članki