Muon g–2: dönüm noktası niteliğindeki çalışma, parçacık fiziğinin kural kitabına meydan okuyor

Standart Model, evrenin yapı taşlarının davranışını tahmin eden titiz bir teoridir.

Sanatçının müonun manyetik momentinin gizemi anlayışı. (Kaynak: Dani Zemba, Pensilvanya Eyalet Üniversitesi)

Bilim adamları, uluslararası bir deneyin yeni yayınlanan sonuçlarının, doğa yasalarını yöneten yeni fiziğin olasılığına işaret ettiğini söylüyor. İncelenen deneyin sonuçları, müon denilen atom altı parçacık , tüm parçacık fiziğinin dayandığı Standart Model'in tahminleriyle eşleşmez ve bunun yerine 20 yıl önce bir deneyde tespit edilen bir uyuşmazlığı yeniden onaylar. Başka bir deyişle, bildiğimiz fizik, ölçülen sonuçları tek başına açıklayamaz. Çalışma, Fiziksel İnceleme Mektupları dergisinde yayınlandı.

Bülten| Günün en iyi açıklayıcılarını gelen kutunuza almak için tıklayın

Standart Model nedir?

Standart Model, evrenin yapı taşlarının davranışını tahmin eden titiz bir teoridir. Altı tür kuark, altı lepton, Higgs bozonu, üç temel kuvvet ve atom altı parçacıkların elektromanyetik kuvvetlerin etkisi altında nasıl davrandığının kurallarını ortaya koymaktadır.

Müon, leptonlardan biridir. Elektrona benzer, ancak 200 kat daha büyük ve çok daha kararsız, saniyenin çok küçük bir bölümünde hayatta kalıyor. Muon g–2 (g eksi iki) olarak adlandırılan deney, ABD Enerji Bakanlığı'nın Fermi Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı'nda (Fermilab) gerçekleştirildi.

Bu deney ne hakkındaydı?

ABD Enerji Bakanlığı'na bağlı Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda önceki bir deneyi takiben müonla ilgili bir miktarı ölçtü. 2001 yılında tamamlanan Brookhaven deneyi, Standart Model tarafından yapılan tahminlerle aynı şekilde eşleşmeyen sonuçlar verdi.

Muon g–2 deneyi bu miktarı daha büyük bir doğrulukla ölçtü. Tutarsızlığın devam edip etmeyeceğini veya yeni sonuçların tahminlere daha yakın olup olmayacağını bulmaya çalıştı. Anlaşıldığı üzere, daha küçük olmasına rağmen yine bir tutarsızlık vardı.

ŞİMDİ KATIL :Ekspres Açıklamalı Telegram Kanalı

Hangi miktar ölçüldü?

Müonun manyetik özelliklerinden türetilen bir ölçü olan g faktörü olarak adlandırılır. Müon kararsız olduğu için bilim adamları, çevresinde bıraktığı etkiyi inceliyorlar.

Müonlar, sanki küçük bir iç mıknatısları varmış gibi hareket ederler. Güçlü bir manyetik alanda, bu mıknatısın yönü, tıpkı bir topaç ekseni gibi sallanır. Müon'un sallanma hızı, ölçülen miktar olan g faktörü ile tanımlanır. Bu değerin 2'ye yakın olduğu bilinmektedir, bu nedenle bilim adamları 2'den sapmayı ölçerler. Bu nedenle g–2 adı verilir.

G faktörü, Standart Model kullanılarak kesin olarak hesaplanabilir. g-2 deneyinde bilim adamları bunu yüksek hassasiyetli aletlerle ölçtüler. Müonlar ürettiler ve onları büyük bir mıknatısta dolaştırdılar. Müonlar, Fermilab'ın tanımladığı gibi, varoluşa girip çıkan atom altı parçacıkların kuantum köpüğü ile de etkileşime girdi. Bu etkileşimler g faktörünün değerini etkileyerek müonların biraz daha hızlı veya biraz daha yavaş sallanmasına neden olur. Bu sapmanın ne kadar olacağı (buna anormal manyetik moment denir) de Standart Model ile hesaplanabilir. Ancak kuantum köpüğü, Standart Model tarafından hesaba katılmayan ek kuvvetler veya parçacıklar içeriyorsa, bu, g faktörünü daha da ince ayarlayacaktır.

Bulgular nelerdi?

Fermilab, sonuçların Standart Model tahmininden ayrılırken Brookhaven sonuçlarıyla kesinlikle aynı fikirde olduğunu söyledi.

Müon için kabul edilen teorik değerler:
g faktörü: 2.00233183620
anormal manyetik moment: 0.00116591810

Çarşamba günü açıklanan yeni deneysel sonuçlar (Brookhaven ve Fermilab sonuçlarından birleştirilmiştir):
g faktörü: 2.00233184122
anormal manyetik moment: 0.00116592061.

Ne anlama geliyor?

Brookhaven ve şimdi Fermilab'dan elde edilen sonuçlar, müon ve manyetik alan arasında bilinmeyen etkileşimlerin varlığına işaret ediyor - yeni parçacıklar veya kuvvetler içerebilecek etkileşimler. Ancak, yeni fiziğe giden yolu açan son söz değil.

Bir keşif iddiasında bulunmak için bilim adamları, Standart Modelden 5 standart sapma ile ayrılan sonuçlara ihtiyaç duyarlar. Fermilab ve Brookhaven'dan elde edilen birleşik sonuçlar, 4,2 standart sapma ile birbirinden ayrılmaktadır. Yine ABD Enerji Bakanlığı'na bağlı Argonne Ulusal Laboratuvarı bir basın açıklamasında, bu yeterli olmasa da, şans eseri olma ihtimali çok düşük - bu şansın yaklaşık 40.000'de 1 olduğunu söyledi.

Fermilab tarafından yayınlanan bir açıklamada, Kentucky Üniversitesi'nde fizikçi ve Muon g-2 deneyinin simülasyon yöneticisi Renee Fatemi, bu, müonun en iyi teorimizde olmayan bir şeye duyarlı olduğunun güçlü bir kanıtı.

Arkadaşlarınla ​​Paylaş: