新的μ介子计算暗示了尚未看到的未知物理学
对一个叫做μ介子的电子的重量级表亲的独特摆动的实验一再发现一些东西并不完全加起来,为未知的物理学指明了方向。
纽约布鲁克海文粒子加速器的研究人员首次提供证据近20年后的异常情况,数百名科学家与μ介子g-2合作组织合作刚刚宣布μ介子在电磁场中运动的最新测量。
基于美国能源部费米国家加速器实验室收集的大量新数据,新的分析证实了期望和结果之间的差异 116 592 055 x 10-11.
可以肯定的是,这是一个很小的数字。但它可能会带来一些重大的新发现。该分析的精度为百万分之0.2,可以比作估计美国不同两侧的两个人之间的距离,并且距离不到一米(几英尺)。
“这项测量是一项令人难以置信的实验成就,”说彼得·温特,伊利诺伊州阿贡国家实验室的物理学家。“将系统性不确定性降低到这个水平是一件大事,这是我们没想到这么快就能实现的。
μ介子的平均寿命略高于几微秒。但是在那个短暂的存在中,它们巨大的身体表现得很像一个电子,随着电磁电流的推动而来回旋转。磁矩.
物理学家对μ介子应该如何在电磁场中移动有一个很好的了解。他们甚至有一封描述这种运动的信 - g,代表陀螺磁比。
在只有电磁节拍和开槽μ介子的舞池中,理论上可以预测每一个回旋,g的值为2。
不幸的是,量子舞池是一个相当混乱的地方,挤满了徘徊在存在边缘的虚拟粒子。这种模糊的物体以微妙的方式推动和绊倒μ介子,导致它的boogaloo歪斜。
它们的存在表明g应该略高于2。从逻辑上讲,从g上取下2应该表明所有这些量子争吵的特征。
按照这本书,每一个量子门崩溃者及其标志性动作都应该在标准型号.我们甚至可以将这些效应相加,并在用单个数字预测μ介子的真实运动时将它们考虑在内。
然而,这个数字并不是实验者在大约20年前在布鲁克海文进行的一系列实验中发现的数字。也不是研究人员发现的费米实验室的设备在2018年进行的一系列碰撞中。
粒子物理学中的期望和结果之间的不匹配通常归结为三件事之一。这要么是统计上的昙花一现,要么是实验缺陷,要么是理论空白。
其中,第三种可能性是最终的奖品——标准模型中渴望被填补的漏洞。
给定的现象如下暗能量和暗物质目前不能用物理学的标准模型轻松解释,我们已经怀疑它存在一些问题。
随着μ介子g-2协作组织根据2019年和2020年费米实验室粒子加速器的多次运行确认g-2的数量,我们可以确定我们尚未识别的新粒子和力的存在。
在未来几年,这项合作将把过去的实验结果与最近的数据结合起来,建立一个更强大的案例,一个可以满足高标准的确定性并永远改变物理学的案例。
本研究已提交给物理评论信用于同行评审。