Przełomowe odkrycie - istnieją siły nieznane fizykom?
Naukowcy z Fermilab opublikowali pierwsze wyniki eksperymentu Muon g-2, które wskazują na "jeszcze nieodkryte cząstki lub siły". Potwierdzono, że cząstki określane mianem mionów nie zachowują się tak, jak wskazywałby Model Standardowy. To odchylenie może wskazywać na "ekscytującą nową fizykę".
Dowody zebrane w Narodowe Laboratorium Przyśpieszania Cząstek Elementarnych im. Enrico Fermiego (Fermilab) w pobliżu Chicago wydają się wskazywać na to, że maleńka cząstka subatomowa znana jako mion drga o wiele bardziej niż przewiduje to teoria. Według fizyków najlepszym wyjaśnieniem jest to, że mion jest popychany przez zupełnie nieznane fizyce rodzaje materii i energii.
Jeśli wyniki są prawdziwe, odkrycie to stanowi przełom w fizyce cząstek elementarnych, jakiego nie widziano od 50 lat, kiedy to po raz pierwszy opracowano dominującą teorię wyjaśniającą zachowanie cząstek subatomowych. To maleńkie drganie mionu - zwane momentem magnetycznym - może wstrząsnąć podstawami nauki.
- Ten dzień jest niezwykły, długo oczekiwany nie tylko przez nas, ale przez całą międzynarodową społeczność fizyków - powiedział Graziano Venanzoni, współautor eksperymentu Muon g-2 i fizyk z włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej.
Miony, czasami znane jako "grube elektrony", są podobne do swoich bardziej znanych kuzynów, ale są 200 razy cięższe i niestabilne radioaktywnie - rozpadają się w milionowych częściach sekundy na elektrony i maleńkie, widmowe cząstki znane jako neutrina.
Miony posiadają również właściwość zwaną spinem, która sprawia, że zachowują się jak małe magnesy, powodując, że chwieją się jak małe żyroskopy, gdy zostaną umieszczone w polu magnetycznym.
Jednak wyniki uzyskane w eksperymencie, w którym fizycy wysłali miony krążące wokół nadprzewodzącego pierścienia magnetycznego, wydają się pokazywać, że mion chwieje się o wiele bardziej niż powinien.
Jedynym wyjaśnieniem jest istnienie cząstek, które nie zostały jeszcze uwzględnione w zestawie równań wyjaśniających wszystkie cząstki subatomowe, zwanym Modelem Standardowym, który pozostaje niezmieniony od połowy lat 70. ubiegłego wieku. Te egzotyczne cząstki i związane z nimi energie, zgodnie z tą koncepcją, mogłyby naciskać i szarpać miony wewnątrz pierścienia.
Naukowcy z Fermilabu są dość pewni, że to, co zobaczyli (dodatkowe chybotanie) było prawdziwym zjawiskiem, a nie jakimś statystycznym odchyleniem. Określili tę pewność liczbą "4,2 sigma", co jest bardzo blisko progu 5 sigma, przy którym fizycy cząstek elementarnych ogłaszają poważne odkrycie. Wynik 5 sigma sugerowałby, że istnieje szansa 1 na 3,5 miliona, że stało się to przez przypadek.
- Ta zmierzona przez nas wielkość odzwierciedla oddziaływanie mionu ze wszystkim innym we Wszechświecie. Ale kiedy teoretycy obliczają tę samą wielkość, używając wszystkich znanych sił i cząstek w Modelu Standardowym, nie otrzymujemy tej samej odpowiedzi. Jest to mocny dowód na to, że mion jest wrażliwy na coś, czego nie uwzględniają obowiązujące teorie - powiedziała Renee Fatemi, fizyk z University of Kentucky i kierownik symulacji w eksperymencie Muon g-2.
Dopóki naukowcy nie uzgodnią dokładnie, w jaki sposób 17 istniejących cząstek Modelu Standardowego oddziałuje z mionami, nie będzie możliwe stwierdzenie, czy zupełnie nowe cząstki wpływają na miony. Dopóki jedna z teorii nie okaże się dominująca, fizycy będą się wahać.
