Muon g–2: un estudi històric desafia el reglament de la física de partícules
El model estàndard és una teoria rigorosa que prediu el comportament dels blocs de construcció de l'univers.
Concepció artística del misteri del moment magnètic del muó. (Font: Dani Zemba, Pennsylvania State University) Els resultats recentment publicats d'un experiment internacional insinuen la possibilitat que una nova física regeixi les lleis de la natura, diuen els científics. Els resultats de l'experiment, que s'han estudiat una partícula subatòmica anomenada muó , no coincideixen amb les prediccions del Model Estàndard, en el qual es basa tota la física de partícules, i en canvi reconfirmen una discrepància que s'havia detectat en un experiment 20 anys abans. En altres paraules, la física que coneixem no pot explicar sola els resultats mesurats. L'estudi s'ha publicat a la revista Physical Review Letters.
Butlletí informatiu| Feu clic per rebre els millors explicadors del dia a la vostra safata d'entrada
Què és el model estàndard?
El model estàndard és una teoria rigorosa que prediu el comportament dels blocs de construcció de l'univers. Estableix les regles per a sis tipus de quarks, sis leptons, el bosó de Higgs, tres forces fonamentals i com es comporten les partícules subatòmiques sota la influència de les forces electromagnètiques.
El muó és un dels leptons. És semblant a l'electró, però 200 vegades més gran, i molt més inestable, sobreviu durant una fracció de segon. L'experiment, anomenat Muon g-2 (g menys dos), es va dur a terme al Laboratori Nacional de l'Accelerador Fermi (Fermilab) del Departament d'Energia dels Estats Units.
De què va ser aquest experiment?
Va mesurar una quantitat relacionada amb el muó, després d'un experiment anterior al Brookhaven National Laboratory, sota el Departament d'Energia dels EUA. Concluït l'any 2001, l'experiment de Brookhaven va obtenir resultats que no coincidien de manera idèntica amb les prediccions del model estàndard.
L'experiment de Muon g–2 va mesurar aquesta quantitat amb més precisió. Es va intentar esbrinar si la discrepància persistiria o si els nous resultats estarien més a prop de les prediccions. Com va resultar, hi va haver una altra vegada una discrepància, encara que menor.
UNIR-SE ARA :L'Express Explained Telegram Channel
Quina quantitat es va mesurar?
S'anomena factor g, una mesura que deriva de les propietats magnètiques del muó. Com que el muó és inestable, els científics estudien l'efecte que deixa en el seu entorn.
Els muons actuen com si tinguessin un petit imant intern. En un camp magnètic fort, la direcció d'aquest imant oscil·la, igual que l'eix d'una pettora. La velocitat a la qual el muó oscil·la es descriu pel factor g, la quantitat que es va mesurar. Se sap que aquest valor és proper a 2, de manera que els científics mesuren la desviació de 2. D'aquí el nom g–2.
El factor g es pot calcular amb precisió mitjançant el model estàndard. A l'experiment g-2, els científics el van mesurar amb instruments d'alta precisió. Van generar muons i van fer que circulessin en un gran imant. Els muons també van interactuar amb una escuma quàntica de partícules subatòmiques que van entrar i sortir de l'existència, tal com ho va descriure Fermilab. Aquestes interaccions afecten el valor del factor g, fent que els muons oscil·lin una mica més ràpid o una mica més lent. Amb el model estàndard també es pot calcular quant serà aquesta desviació (això s'anomena moment magnètic anòmal). Però si l'escuma quàntica conté forces o partícules addicionals que no es tenen en compte pel model estàndard, això ajustaria encara més el factor g.
Quines van ser les troballes?
Els resultats, tot i que divergeixen de la predicció del model estàndard, coincideixen molt amb els resultats de Brookhaven, va dir Fermilab.
David Chappelle és el valor net del 2016
Els valors teòrics acceptats per al muó són:
factor g: 2.00233183620
moment magnètic anòmal: 0.00116591810
Els nous resultats experimentals (combinats dels resultats de Brookhaven i Fermilab) anunciats dimecres són:
factor g: 2.00233184122
moment magnètic anòmal: 0.00116592061.
Què vol dir això?
Els resultats de Brookhaven, i ara de Fermilab, insinuen l'existència d'interaccions desconegudes entre el muó i el camp magnètic, interaccions que podrien implicar noves partícules o forces. Tanmateix, no és l'última paraula per obrir el camí cap a una nova física.
Per reclamar un descobriment, els científics requereixen resultats que divergeixen del model estàndard en 5 desviacions estàndard. Els resultats combinats de Fermilab i Brookhaven divergeixen en 4,2 desviacions estàndard. Tot i que això pot no ser suficient, és molt poc probable que sigui una casualitat: aquesta possibilitat és d'aproximadament 1 de cada 40.000, va dir el Laboratori Nacional d'Argonne, també dependent del Departament d'Energia dels EUA, en un comunicat de premsa.
Aquesta és una forta evidència que el muó és sensible a alguna cosa que no està en la nostra millor teoria, va dir Renee Fatemi, física de la Universitat de Kentucky i responsable de simulacions de l'experiment Muon g-2, en un comunicat publicat per Fermilab.
Comparteix Amb Els Teus Amics:
