by Iedomājies, ka tu skaties uz kompasu, un adata rāda pavisam nedaudz greizi no tā, ko paredz teorija. Tas būtu signāls, ka apkārt darbojas kāds neredzams spēks. Tieši tāpat zinātnieki mēra mūona “magnētisko adatu” un meklē novirzes, kas varētu liecināt par jaunu fiziku.
Kas ir mūons?
Mūons ir viena no elementārdaļiņām, ļoti līdzīga elektronam, bet 207 reizes smagāka. Tas ir elektriski lādēts un griežas ap savu asi (tam ir spins), taču dzīvo tikai 2 miljonās daļas no sekundes, pirms pārvēršas citās daļiņās.
Dabā mūoni rodas, kad kosmiskie stari trāpa Zemes atmosfērā, bet laboratorijās tos var radīt daļiņu paātrinātājos.
Kāpēc mūons ir tik īpašs?
Lielākā masa padara mūonu īpaši jutīgu pret smalkiem kvantu efektiem. Tas nozīmē, ka pat ļoti vājas vai nezināmas mijiedarbības var atstāt mērāmas pēdas tā īpašībās. Ja mūons uzvedas citādi nekā paredz Standarta modelis (mūsu pašreizējā pamatfizikas teorija), tas būtu signāls par jauniem spēkiem vai daļiņām.
Kas ir “g-2”?
Visām lādētām daļiņām ar spinu ir magnētiskais moments. Teorētiski ideālai daļiņai g vērtība ir tieši 2.
Tomēr kvantu vakuuma efekti to nedaudz maina, radot g-2 novirzi. Šo niecīgo atšķirību zinātnieki spēj aprēķināt ar neticamu precizitāti. Ja eksperiments rāda citu vērtību, nekā paredz teorija, tas nozīmē, ka Standarta modelis ir nepilnīgs.
Muon g-2 eksperiments
Projekts notiek Fermilab laboratorijā ASV (agrāk – Brookhaven laboratorijā). Zinātnieki izmanto 14 metrus platu magnētisko gredzenu, kurā mūoni kustas gandrīz ar gaismas ātrumu. Viņu spinu orientācija mainās magnētiskajā laukā, un šo maiņu mēra ar ārkārtīgu precizitāti, lai noteiktu g-2 vērtību.
Rezultāti un nozīme
- 2001. gads (Brookhaven): pirmā būtiskā novirze no teorijas (3,7σ statistiskā nozīmība).
- 2021.–2023. gads (Fermilab): atkārtoti mērījumi apstiprināja atšķirību ar 4,2σ nozīmību.
Lai gan tas vēl nesasniedz 5σ atklājuma slieksni, dati liecina, ka mūons “uzvedas nepareizi” – iespējams, dabā pastāv līdz šim nezināmas daļiņas vai spēki.
Kāpēc tas var mainīt zinātni?
Ja novirze apstiprināsies, būs jāpaplašina fizikas pamati, iespējams, atklājot:
- Jaunus dabas spēkus, kas ietekmē daļiņas.
- Nezināmas daļiņas, kas varētu būt saistītas ar tumšo matēriju.
- Jaunu izpratni par Visumu, kas mainīs mūsu priekšstatus par tā uzbūvi.
Muon g-2 ir eksperiments, kas, pateicoties vienai niecīgai daļiņai, var atklāt veselu jaunu fizikas nodaļu. Nākamie gadi parādīs, vai esam tikai vēlreiz pārbaudījuši Standarta modeļa spēku, vai arī esam atvēruši durvis uz nezināmu pasauli.
