Наскоро бяха обобщени резултатите от дългогодишната работа на голяма група изследователи от различни институти по целия свят, които си сътрудничат по експеримента Muon g-2. Те използват мощните ускорители в Националната лаборатория Ферми (Fermilab) за изследване на взаимодействията на мюоните, краткотрайни частици, които са тежки "братовчеди" на електроните.
Тези малки частици продължават да се държат странно, както съобщава Асошиейтед прес.Това е добра новина според учените, които по принцип търсят слаби места в законите на физиката и физика отвъд Стандартния модел.
Третият и последен резултат, базиран на данни от последните три години, е в пълно съответствие с предишните резултати от експеримента, което допълнително затвърждава средната експериментална стойност.
Колаборацията Muon g-2 във Fermilab постига най-прецизното измерване в света на магнитния момент на мюона за много години напред.
Аномалният магнитен момент на мюона е фундаментално свойство като масата или електрическия заряд, което описва как магнитното поле на мюона се отклонява от очакваното въз основа на Стандартния модел, който описва фундаменталните сили и частици във Вселената.
Досега е имало несъответствия между действителните измервания на тази стойност и теоретичните прогнози. Това е малка разлика, но е изключително прецизна за измерване и служи като мощен тест за Стандартния модел на физиката на елементарните частици.
Измерена стойност на магнитната аномалия на мюона. Кредит: Muon g-2 Collaboration
В този експеримент се създава нещо като супа от частици в голям пръстен с диаметър 14 метра (виж снимката най-горе), в който освен реални елементарни частици се създават така наречените виртуални частици, краткотрайни двойки частици и техните античастици, които след много кратко време отново анихилират и се превръщат в светлина.
Тази супа се произвежда по-често през последните десет години и поразителното е, че с мюоните възникна един вид аномалия, магнитният момент на мюона изглежда леко се отклонява от прогнозираната стойност според Стандартния модел. Точно с тази аномалия се занимава експериментът Muon g-2 през последните няколко години.
Съобщените разлики между теоретичните и измерените стойности биха могли да са резултат от статистическа случайност, а не от необяснима в момента физика отвъд Стандартния модел.
Основният въпрос е, не само колко голям е g-2 и дали се определя само от виртуални частици, които се държат в съответствие със Стандартния модел или може би също от частици, които не познаваме, частици, които отговарят на физика извън Стандартния модел?
Чрез събиране на все по-точни измервания обаче екипът на Muon g-2 се надява да получи допълнителна яснота по този въпрос. Ако резултатът остане същият при все по-голяма точност, това би могло да потвърди, че съобщените несъответствия в експерименталното измерване и предсказанието на Стандартния модел може да показва съществуването на нова физика отвъд това, което е известно в момента.
Първите два резултата, представени през 2021 г. и 2023 г., потвърждават странното поведение на мюоните, наскоро групата е завършила експеримента и е публикувала измерване на положителния аномален магнитен момент на мюоните, което съвпада с установеното преди това, като е използвала повече от два пъти по-голямо количество данни в сравнение с 2023 г.
На 3 юни 2025 г. експериментът Muon g-2 публикува пълните си резултати с точност от приблизително 127 части на милиард – най-чувствителното и точно измерване на магнитната аномалия на мюона до момента. Резултатите от изследването са представени в статия, предадена на списание Physical Review Letters. Научната статия е достъпна тук.
Това окончателно измерване се основава на анализа на данните от последните три години, взети между 2021 и 2023 г., комбинирани с публикуваните по-рано набори от данни. То разполага с повече от три пъти размера на набора от данни, използван за втория им резултат през 2023 г., и позволяваа на колаборацията най-накрая да постигне целта си за точност, посочена през 2012 г.
Това изследване представлява и анализ на данните с най-добро качество от експеримента. Към края на второто си събиране на данни, колаборацията Muon g-2 завършва настройките и подобренията на експеримента, които подобряват качеството на мюонния лъч и намалява несигурностите.
Последната експериментална стойност на магнитния момент на мюона от експеримента във Фермилаб е:
a μ = (g-2)/2 (muon, experiment) = 0.001 165 920 705 +- 0.000 000 000 114(stat.)
+- 0.000 000 000 091(syst.)
Колаборацията Muon g-2 е съставена от близо 176 учени от 34 институции в седем държави.
"Както е било в продължение на десетилетия, магнитният момент на мюона продължава да бъде строг критерий за Стандартния модел", обяснява Саймън Короди (Simon Corrodi), асистент-физик в Националната лаборатория Аргон и съкоординатор на анализа. "Новият експериментален резултат хвърля нова светлина върху тази фундаментална теория и ще постави критерий за всяко ново теоретично изчисление, което ще се случи."
Графика, показваща натрупаното количество анализирани данни (в брой позитрони) през шестте периода на събиране на данни или серии, от април 2018 г. до май 2023 г. Кредит: Muon g-2 collaboration
Предстои още много работа, а бъдещи експерименти ще се опитат да измерят мюонните колебания - включително един в Японския изследователски комплекс за ускоряване на протони, който се очаква да започне в края на десетилетието. Освен това учените все още анализират окончателните данни за мюоните, за да видят дали могат да получат информация за други загадъчни обекти като тъмната материя.
"Това измерване ще остане еталон... за много години напред", коментира Марко Инкали (Marco Incagli) от Националния институт по ядрена физика в Италия.
Чрез изследването на мюоните учените се стремят да отговорят на фундаментални въпроси, които отдавна озадачават хората, отбелязва Питър Уинтър (Peter Winter) от Националната лаборатория "Аргон".
"Нима всички ние не сме любопитни да разберем как функционира Вселената?", пита Уинтър.
Справка:
Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment to 0.20 ppm, D. P. Aguillard, T. Albahri, D. Allspach, A. Anisenkov, K. Badgley, S. Baeßler, I. Bailey, L. Bailey, V. A. Baranov et al. (The Muon ???? −2 Collaboration); Phys. Rev. Lett. 131, 161802 – Published 17 October, 2023 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.161802
Detailed report on the measurement of the positive muon anomalous magnetic moment to 0.20 ppm, D. P. Aguillard, T. Albahri, D. Allspach, A. Anisenkov, K. Badgley, S. Baeßler, I. Bailey, L. Bailey, V. A. Baranov et al. (The Muon ???? −2 Collaboration); Phys. Rev. D 110, 032009 – Published 8 August, 2024 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.110.032009
R. Aliberti et al, The anomalous magnetic moment of the muon in the Standard Model: an update, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2505.21476 , arxiv.org/abs/2505.21476
D. P. Aguillard et al, Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment to 127 ppb, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2506.03069 , arxiv.org/abs/2506.03069
Източници:
Fermilab:
Muon g-2 announces most precise measurement of the magnetic anomaly of the muon
A long-running experiment finds a tiny particle is still acting weird, The Associated Press
Muon g-2 experiment measures the positive muon anomalous magnetic moment to 0.20 ppm, Ingrid Fadelli, Phys.org
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Математиката, биологията и психологията вещаят края на Западната цивилизация
опетков
Китай инсталира прекъсвачи в слънчеви панели, продавани на Запад
dolivo
Как увеличаването на температурите може да повиши риска от домашно насилие?
dolivo
Магнитната мистерия на Луната: Защо някои скали на Луната са силно магнитни?