Muon g–2: landmark study challenges rulebook of particle physics
Ang Standard Model ay isang mahigpit na teorya na hinuhulaan ang pag-uugali ng mga bloke ng gusali ng uniberso.
Ang konsepto ng artist ng misteryo ng magnetic moment ng muon. (Pinagmulan: Dani Zemba, Pennsylvania State University) Ang mga bagong-publish na resulta ng isang internasyonal na eksperimento ay nagpapahiwatig ng posibilidad ng bagong pisika na namamahala sa mga batas ng kalikasan, sabi ng mga siyentipiko. Ang mga resulta ng eksperimento, na pinag-aralan isang subatomic particle na tinatawag na muon , ay hindi tumutugma sa mga hula ng Standard Model, kung saan nakabatay ang lahat ng particle physics, at sa halip ay muling kumpirmahin ang isang pagkakaiba na nakita sa isang eksperimento 20 taon na ang nakalipas. Sa madaling salita, ang physics na alam natin ay hindi makapag-iisa na ipaliwanag ang mga resultang nasusukat. Ang pag-aaral ay nai-publish sa journal Physical Review Letters.
Newsletter| Mag-click upang makuha ang pinakamahusay na mga tagapagpaliwanag ng araw sa iyong inbox
Ano ang Standard Model?
Ang Standard Model ay isang mahigpit na teorya na hinuhulaan ang pag-uugali ng mga bloke ng gusali ng uniberso. Inilalatag nito ang mga panuntunan para sa anim na uri ng quark, anim na lepton, ang Higgs boson, tatlong pangunahing pwersa, at kung paano kumikilos ang mga subatomic na particle sa ilalim ng impluwensya ng mga electromagnetic na pwersa.
Ang muon ay isa sa mga lepton. Ito ay katulad ng electron, ngunit 200 beses na mas malaki, at higit na hindi matatag, na nabubuhay sa isang bahagi ng isang segundo. Ang eksperimento, na tinatawag na Muon g–2 (g minus two), ay isinagawa sa Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) ng US Department of Energy.
Tungkol saan ang eksperimentong ito?
Nagsukat ito ng dami na may kaugnayan sa muon, kasunod ng nakaraang eksperimento sa Brookhaven National Laboratory, sa ilalim ng US Department of Energy. Nagtapos noong 2001, ang eksperimento sa Brookhaven ay nagkaroon ng mga resulta na hindi magkaparehong tumugma sa mga hula ng Standard Model.
Sinusukat ng eksperimento ng Muon g–2 ang dami na ito nang may higit na katumpakan. Hinahangad nitong malaman kung magpapatuloy ang pagkakaiba, o kung ang mga bagong resulta ay magiging mas malapit sa mga hula. Tulad ng nangyari, nagkaroon muli ng pagkakaiba, kahit na mas maliit.
SUMALI KA NA :Ang Express Explained Telegram Channel
Anong dami ang sinukat?
Ito ay tinatawag na g–factor, isang sukat na nagmula sa mga magnetic na katangian ng muon. Dahil ang muon ay hindi matatag, pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang epektong iniiwan nito sa kapaligiran nito.
Ang mga muon ay kumikilos na parang mayroon silang maliit na panloob na magnet. Sa isang malakas na magnetic field, ang direksyon ng magnet na ito ay umaalog-alog — tulad ng axis ng umiikot na tuktok. Ang bilis ng pag-alog ng muon ay inilalarawan ng g-factor, ang dami na sinukat. Ang halagang ito ay kilala na malapit sa 2, kaya sinusukat ng mga siyentipiko ang paglihis mula sa 2. Kaya't tinawag na g–2.
Ang g-factor ay maaaring kalkulahin nang tumpak gamit ang Standard Model. Sa eksperimento ng g–2, sinukat ito ng mga siyentipiko gamit ang mga instrumentong may mataas na katumpakan. Nakabuo sila ng mga muon at pinaikot ang mga ito sa isang malaking magnet. Nakipag-ugnayan din ang mga muon sa isang quantum foam ng mga subatomic na particle na lumalabas at wala na, gaya ng inilarawan ni Fermilab. Naaapektuhan ng mga pakikipag-ugnayang ito ang halaga ng g-factor, na nagiging sanhi ng pag-uugay ng mga muon nang bahagyang mas mabilis o bahagyang mas mabagal. Kung gaano kalaki ang magiging paglihis na ito (ito ay tinatawag na anomalous magnetic moment), ay maaari ding kalkulahin gamit ang Standard Model. Ngunit kung ang quantum foam ay naglalaman ng mga karagdagang pwersa o particle na hindi isinasaalang-alang ng Standard Model, mas maisasaayos nito ang g-factor.
Ano ang mga natuklasan?
Ang mga resulta, habang lumilihis mula sa hula ng Standard Model, ay lubos na sumasang-ayon sa mga resulta ng Brookhaven, sinabi ni Fermilab.
Ang mga tinatanggap na teoretikal na halaga para sa muon ay:
g-factor: 2.00233183620
maanomalyang magnetic moment: 0.00116591810
Ang mga bagong pang-eksperimentong resulta (pinagsama mula sa mga resulta ng Brookhaven at Fermilab) na inihayag noong Miyerkules ay:
g-factor: 2.00233184122
maanomalyang magnetic moment: 0.00116592061.
Ano ang ibig sabihin nito?
Ang mga resulta mula sa Brookhaven, at ngayon ay Fermilab, ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng hindi kilalang mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng muon at ng magnetic field - mga pakikipag-ugnayan na maaaring may kinalaman sa mga bagong particle o pwersa. Gayunpaman, hindi ito ang huling salita sa pagbubukas ng daan patungo sa bagong pisika.
Upang mag-claim ng isang pagtuklas, ang mga siyentipiko ay nangangailangan ng mga resulta na diverge mula sa Standard Model sa pamamagitan ng 5 standard deviations. Ang pinagsamang mga resulta mula sa Fermilab at Brookhaven ay diverge ng 4.2 standard deviations. Bagama't ito ay maaaring hindi sapat, ito ay napaka hindi malamang na maging isang fluke - ang pagkakataong iyon ay humigit-kumulang 1 sa 40,000, ang Argonne National Laboratory, sa ilalim din ng US Department of Energy, sinabi sa isang press release.
Ito ay matibay na katibayan na ang muon ay sensitibo sa isang bagay na wala sa aming pinakamahusay na teorya, si Renee Fatemi, isang physicist sa Unibersidad ng Kentucky at ang simulation manager para sa eksperimento ng Muon g-2, sinabi sa isang pahayag na inilabas ng Fermilab.
Ibahagi Sa Iyong Mga Kaibigan:
