Вот и наступил давно ожидаемый момент – на данной нам недельке ученые объявили о существовании неведомых для науки простых частиц и взаимодействий меж ними, которые актуально нужны для природы и эволюции вселенной. Наши неизменные читатели наверное знают, что в крайнее время число свидетельств того, что крохотная субатомная частичка, похоже, не подчиняется известным законам физики, вырастает. Новое открытие, по воззрению ученых, открывает дверь в неизвестность в нашем осознании Вселенной. Как пишет в собственном Twitter южноамериканский физик-теоретик Митио Каку, приобретенные результаты свидетельствуют о том, что мюон (его нашли в галлактических лучах) и электрон – которые должны быть схожи – по-видимому, владеют различными качествами. Это может являться свидетельством существования некоторой «высшей теории физики, включающей новейшие частички, и сразу быть доказательством теории струн». Но не все ученые с ним согласны, потому что чтоб подтвердить приобретенные в Fermilab результаты, потребуются годы исследовательских работ.
Мюонное кольцо g-2 в Государственной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermilab, США (Соединённые Штаты Америки – государство в Северной Америке)), работает при температуре минус 450 градусов по Фаренгейту и изучает колебания мюонов при прохождении через магнитное поле.
Прощай, Обычная модель?
О том, что новое открытие, возможно, является важным для современной физики, пишут все мировые СМИ (Средства массовой информации, масс-медиа — периодические печатные издания, радио-, теле- и видеопрограммы). Еще бы – опыты с частичками, известными как мюоны, показывают, что есть неведомые науке формы материи и энергии. Невзирая на поразительный фуррор в разъяснении базовых частиц и сил, составляющих Вселенную, описание Обычной модели остается прискорбно неполным.
Во-1-х, она не учитывает гравитацию и буквально так же молчит о природе черной материи, черной энергии и масс нейтрино. Чтоб разъяснить эти явления и почти все другое, ученые находили Новейшую физику (физику за пределами Обычной модели), исследуя аномалии, в каких экспериментальные результаты расползаются с теоретическими пророчествами.
Что такое Мюон
Исследователи Государственной ускорительной лаборатории имени Энрико Ферми (Fermilab, США (Соединённые Штаты Америки – государство в Северной Америке)) в процессе опыта Muon g-2 желали получить четкие измерения колебания магнитных мюонов при прохождении через магнитное поле. Если экспериментальное значение магнитного момента этих частиц различается от теоретического пророчества – аномалия – это отклонение быть может признаком новейшей физики, в какой на мюон влияет узкая и неведомая частичка либо сила.
«Это наш момент высадки марсохода», – произнес Крис Полли, физик из Государственной ускорительной лаборатории Ферми, где проводятся исследования в интервью The New York Times.
Не так давно освеженное экспериментальное значение для мюонов, опубликованное в Physical Review Letters, отклоняется от теории только на жалкую величину (0,00000000251) и имеет статистическую значимость 4,2 сигма (для полной убежденности ученым необходимо достигнуть показателя в 5 сигма). Но даже это крохотное количество может очень поменять направление физики простых частиц.
Как пишет Scientific American, при таковой статистической значимости сигмы исследователи пока не могут сказать, что сделали открытие. Но подтверждения существования новейшей физики в мюонах – в сочетании с аномалиями, не так давно наблюдавшимися в опыте Огромного адронного коллайдера Beauty (LHCb) в ЦЕРН близ Женевы – впечатляют и раззадоривают ученых. Подробнее о этом открытии читайте в нашем материале.
Как физики нашли аномалию
Представьте для себя любой мюон в виде крохотных аналоговых часов. По мере того как частичка вращается вокруг магнита, ее часовая стрелка вращается со скоростью, предсказанной Обычной моделью. Когда время мюона исходит, он распадается на позитрон, который испускается в направлении часовой стрелки. Но если эта стрелка поворачивается со скоростью, хорошей от теоретической – скажем, очень стремительно – распад позитрона в итоге будет ориентирован в несколько ином направлении. (В данной нам аналогии часовая стрелка соответствует спину мюона – квантовому свойству, определяющему направление распада мюона.) Обнаружьте довольно отклоняющихся позитронов, и вы получите аномалию.
Кольцо хранения частиц мюона g-2 в здании MC-1 в Fermilab.
Но то, что эта аномалия предполагает, разносторонне. Может быть, что-то не учитывается Обычной моделью, и это быть может разница меж электронами и мюонами. Либо же схожий эффект может наблюдаться в электронах, которые в истинное время очень малы, чтоб их можно было узреть. Напомним, что масса частички связана с тем, как она может вести взаимодействие с наиболее томными неведомыми частичками, потому мюоны, масса которых приблизительно в 200 раз больше массы электронов, еще наиболее чувствительны.
Ученые также сообщили, что возможность того, что приобретенные измерения могут быть случайностью приравниваются одному из 40 000. Это существенно меньше золотого эталона, нужного для официального открытия по эталонам физики, а результаты, приобретенные исследователями, составляют только 6 процентов от общего размера данных, которые мюонный опыт, как ожидается, соберет в наиблежайшие годы.
Новенькая физика
Сенсационное открытие исследователей из Fermilab является принципиальным звеном в нашем осознании того, что может лежать за пределами Обычной модели, но у теоретиков, которые отыскивают новейшую физику, нет нескончаемого места для исследования. Неважно какая теория, которая пробует разъяснить результаты мюонного опыта, обязана также учесть отсутствие новейших частиц, в процессе исследовательских работ на БАК в ЦЕРН.
Осмотр мюонного кольца g-2 в 2013 году.
Любопытно, что в неких из предложенных на нынешний денек теорий Вселенная содержит несколько типов бозонов Хиггса, а не только лишь тот, который включен в Обычную модель. Остальные теории ссылаются на экзотичные «лептокварки», которые вызывают новейшие виды взаимодействий меж мюонами и иными частичками. Но так как почти все из простых версий этих теорий уже были исключены, физикам «приходится мыслить нестандартными методами», – пишет National Geographic.
Но как и Fermilab, опыт LHCb нуждается в большем количестве данных, до этого чем заявить о новеньком открытии. Но даже на данный момент сочетание этих 2-ух результатов не дает физикам спать тихо.
Последующий шаг в этом направлении исследовательских работ – повторить приобретенные результаты. Выводы Fermilab основаны на первом запуске опыта, который завершился посреди 2018 года. В истинное время команда анализирует данные 2-ух доп запусков. Если эти данные будут похожи на данные приобретенные в процессе первого пуска, их быть может довольно, чтоб создать аномалию полномасштабным открытием к концу 2023 года.
Физики также приступили к внимательному исследованию пророчеств Обычной модели, в особенности в тех ее местах, которые, как понятно, тяжело вычислить. Новейшие суперкомпьютеры также должны посодействовать в этом нелегком деле, но все таки потребуются годы, чтоб просеять эти тонкие различия и узреть, как они влияют на охоту за новейшей физикой.
Физик-теоретик Митио Каку поделился своими идеями о крайних открытиях в собственном Twitter.
Также недозволено не отметить реакцию на крайние открытия узнаваемых физиков-теоретиков в Twitter. Митио Каку, к примеру, считает, что приобретенные результаты также могут являться доказательством теории струн. О том, как теория струн стала одной из величайших надежд теоретической физики, а позже пришла в длительный упадок, мы ведали в данной нам статье. Рекомендую к чтению.
