Przełamywanie wyników Fermilab dowodzi, że w rzeczywistości dzieje się coś dziwnego

Naukowcy właśnie ujawnili nowe odkrycia z eksperymentu zwanego Muon g-2 – zaprojektowanego w celu udzielenia odpowiedzi na dziwną rozbieżność między przewidywaniami teoretycznymi i rzeczywistymi testami a teoretycznymi oczekiwaniami sprzed 20 lat, zgodnie z Komunikat prasowy z Fermilab Departamentu Energii USA.

Po dziesięcioleciach spekulacji eksperyment wykazujący niewytłumaczalną rozbieżność w stosunku do Modelu Standardowego został podniesiony do poziomu ufności 4,2 sigma – co oznacza, że ​​ma 1 do 40 000 szans na bycie dziwactwem statystycznym – nadając więcej siły obawom, że jakaś niewyjaśniona cząstka lub siła może być odpowiedzialna za nadmierne wahania mionów, których nie przewiduje teoretyczna fizyka cząstek elementarnych.

Eksperyment Fermilab z mionem g-2 ujawnił, że w rzeczywistości dzieje się coś dziwnego

„Dziś jest niezwykły dzień, długo oczekiwany nie tylko przez nas, ale także przez całą międzynarodową społeczność fizyczną” – powiedział Graziano Venanzoni, rzecznik prasowy eksperymentu Muon g-2, który jest także fizykiem we Włoskim Narodowym Instytucie Jądrowym Fizyka, w oświadczeniu od jednostki. „Ogromne uznanie należy się naszym młodym badaczom, którzy swoim talentem, pomysłami i entuzjazmem pozwolili nam osiągnąć tak niesamowity wynik”.

Eksperyment obejmuje cząstki zwane mionami – które są bardzo podobne do elektronów, ale mają masę 200 razy większą. Zarówno elektrony, jak i miony posiadają pola magnetyczne zdolne do ujawnienia nowych i podstawowych informacji o fizyce cząstek – a tym samym o samym wszechświecie. Przez dziesięciolecia naukowcy pracowali nad zbudowaniem realnej teorii w fizyce cząstek zwanej modelem standardowym – zdolnej do wyjaśnienia kilku sił i interakcji, które determinują ruch i zachowanie materii w najmniejszych skalach. Czasami jednak pojawiają się luki między wynikami eksperymentów a modelem standardowym.

Kiedy naukowcy wprowadzają miony do zewnętrznego pola magnetycznego, wewnętrzny magnes mionów zaczyna się „kołysać”, co wyjaśnia Model Standardowy. Ale eksperyment z Departamentu Energii (DOE) Brookhaven National Laboratory (BNL) z 2001 r. Dowiódł, że magnes mionowy kołysze się znacznie bardziej niż przewidywała teoria – co sugeruje możliwość nowej cząstki lub siły działającej za kulisami i tworzącej to nieprzewidziane własność.

Odkrycia BNL przez długi czas zachowywały margines błędu wynoszący z grubsza trzy standardy odchylenia – zwane odchyleniem „trzy sigma” w stosunku do przewidywań teoretycznych. Aby odkrycie kwalifikowało się jako ważny przełom, naukowcy szukają odchylenia na poziomie pięciu sigma, co oznacza, że ​​prawdopodobieństwo, że odkrycia będą wynikały z błędu, a nie z prawdziwego odkrycia, wynosi 1 na 3,5 miliona.

Superkomputery pomagają naukowcom badać Model Standardowy w poszukiwaniu odpowiedzi

Nowy eksperyment BNL służy jako podwójne potwierdzenie samej anomalii i podniesienia poziomu ufności wyników do 4,2 sigma – co oznacza, że ​​prawdopodobieństwo, że rozbieżność jest błędem statystycznym, wynosi około 1 do 40 000. Chociaż nie jest to wystarczająco mocne, aby całkowicie potwierdzić obserwację, ponieważ nie przekroczyła progu pięciu sigma, uwiarygodnia konsensus, że coś dziwnego i nieodkrytego wpływa na pole magnetyczne mionów. Coś poza modelem standardowym.

Kolejny artykuł opublikowane w czasopiśmie Natura sugeruje, że zachowanie magnetyczne mionu nadal działa z modelem standardowym – co oznaczałoby, że nie potrzebujemy nowej fizyki, aby wyjaśnić nadmierne chybotanie. W badaniu przyjęto inne podejście niż Fermilab, opierając obliczenia teoretyczne na superkomputerach rozrzuconych na kontynencie europejskim, zamiast na wynikach empirycznych. Niezależnie od tego, czy odpowiedź leży w teorii, czy w eksperymentach, obie teorie wymagają więcej pracy, aby zawęzić fakty dotyczące tego, do czego dąży mion, i jak wpływa to na nasze naukowe zrozumienie fizycznego wszechświata. Dlatego zespół Fermilab podkreślił wczesny etap eksperymentu z Muon g-2, a dane o większej precyzji mają pojawić się w nadchodzących latach.

„Do tej pory przeanalizowaliśmy mniej niż 6% danych, które ostatecznie zgromadzi eksperyment” – powiedział współsprzedawca Chris Polly z eksperymentu BNL Muon g-2 w oświadczeniu Fermilab DOE. „Chociaż te pierwsze wyniki mówią nam, że istnieje intrygująca różnica w stosunku do modelu standardowego, w ciągu następnych kilku lat dowiemy się znacznie więcej”.

Fizyka cząstek elementarnych stale się rozwija. Ale opisanie bardzo małego świata mionów i elektronów ze statystycznie zweryfikowanymi prawdopodobieństwami również sprawia, że ​​zrozumienie tego jest powolnym, metodycznym procesem. Dotarliśmy do poziomu wszechświata, w którym badania empiryczne są równie trudne, jak praca z matematyką – przy czym pierwsza z nich wymaga drogich maszyn, takich jak CERN i Fermilab, a ta druga przenosi się do królestwa superkomputerów. W nadchodzących latach wyjdziemy jeszcze dalej poza zwykły świat ludzkich zmysłów, niż większość ludzi może sobie wyobrazić.

To była przełomowa historia i była regularnie aktualizowana w miarę pojawiania się nowych informacji.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *