Физики из Fermilab представили результаты эксперимента по измерению аномалии магнитного момента мюона (АМММ) — крайне нестабильной элементарной частицы. Набор данных двух наблюдений показал существенно значимые отклонения измеренных параметров АМММ, природа которых не может быть объяснена в рамках Стандартной модели физики элементарных частиц. Это означает, что на магнитный момент мюона влияет что-то неизвестное науке.
Мюонное накопительное кольцо. Источник изображения: коллаборация Muon g-2
Мюон нестабилен, но очень массивен — в 207 раз тяжелее электрона. А если у такой тяжелой штуки есть магнитный момент, то контролировать и измерять его будет проще, чем в случае обнаружения магнитного момента электрона, а аномалию магнитного момента электрона ученые смогли измерить с помощью высокая точность. А вот с электроном все просто. Источник его аномалии магнитного момента известен — это взаимодействие с квантами электромагнитного поля — и это отклонение согласуется с теоретическими расчетами.
Что же касается аномалии магнитного момента мюона, то она не может быть объяснена в рамках Стандартной модели. Помимо известных нам полей и частиц, магнитный момент мюона отклоняет то, о чем современная физика не имеет представления. Если бы ученые смогли измерить этот неизвестный эффект с достаточной точностью — просто показать, что он существует, то это открыло бы путь к так называемой Новой физике, так как означало бы наличие неизвестных сил (полей) или элементарных частиц в природа. Тяжелый мюон идеально подходит для таких экспериментов, и последние данные ученых Фермилаб — один из новых шагов на этом пути.
Два сеанса длительных наблюдений на установке Фермилаб в рамках эксперимента Muon g-2 дали впечатляющий, но все еще спорный результат. Ученые сообщили, что достоверность измеренной аномалии магнитного момента мюона составила 5 сигм, чего достаточно, чтобы претендовать на открытие. Иными словами, ученые с признанной в науке достоверностью доказали, что в мире существуют поля или частицы, выходящие за рамки Стандартной модели (темная материя и темная энергия, давно находящиеся за пределами наших знаний о физике Вселенной, были тут же «обиделись» на это).
Но есть тонкость. В научной работе по измерению АМММ ученые Фермилаб использовали теоретические данные до 2020 года, и они устарели, в том числе из-за работ российских физиков. Ученые из Института ядерной физики. Г.И. Будкер СО РАН (ИЯФ СО РАН) проводил эксперименты, ставящие под сомнение расчеты на 2020 г. Если это учесть, то достоверность измерения АМММ в Фермилабе падает ниже достоверно значимой отметки 5 сигм и не может считаться достоверной. открытие.
Американские ученые признают это и продолжают собирать статистику в дальнейших измерениях АМММ на своей установке и намерены к концу 2025 года превзойти теоретические пределы измерения аномалии магнитного момента мюона, чтобы доказать или опровергнуть существование в мире «пятая» неизвестная сила или неизвестная элементарная частица. Но что-то заставляет ученых подозревать, что существует Новая Физика и Стандартная Модель рано или поздно должна будет распрощаться.
Специальная подборка для Вас