Серия экспериментов «Мюон g-2» по измерению аномального магнитного момента мюона, проводившихся в Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) в Чикаго с 2017 года, подтвердила предположение о существовании пятого вида фундаметнальных взаимодействий, в дополнение к четырем известным: гравитации, электромагнетизму, слабому и сильному взаимодействию.
Впервые аномальное поведение мюонов было зафиксировано в ходе эксперимента в Брукхейвенской национальной лаборатории около 20 лет назад. Использование более мощного ускорителя Fermilab позволило увеличить достоверность результатов.
С этой целью магнитное накопительное кольцо из Брукхейвена было перевезено в Fermilab и подключено к более мощному ускорителю частиц — специально для измерения аномального магнитного момента мюонов.
Фото: Fermilab
Перевозка магнитного кольца
Что такое мюоны?
Мюоны — элементарные частицы, с зарядом электрона, полуцелым спином и примерно в 200 раз большей массой. Оказавшись во внешнем магнитном поле, они отклоняются и прецессируют, как маленькие гироскопы. Величина прецессии зависит от массы частицы, ее заряда и g-фактора — множителя, который определяет разницу между магнитным и механическим моментами частицы.
В вакууме, где постоянно рождаются и гибнут виртуальные частицы, их присутствие влияет на магнитный момент мюонов и, как следствие, на величину g-Фактора. Стандартная модель квантовой механики позволяет учесть вклад всех известных частиц и сил, и рассчитать g-фактор с большой точностью.
В чем суть эксперимента?
В ходе эксперимента поток мюонов направлялся в магнитное кольцо. В глубоком вакууме частицы двигались на скорости, близкой к световой, а ученые измеряли их прецессию. Несовпадение экспериментальных измерений прецессии мюонов с теорией может указывать на существование еще неизвестных массивных частиц — или взаимодействий. Именно такое несовпадение и было выявлено в Брукхейвенской лаборатории 20 лет назад, и предварительно подтверждено в Fermilab. Это означает, что Стандартная модель нуждается в пересмотре.
Как изучают элементарные частицы — на примере работы коллайдера.
По материалам IFLScience
Читайте также:
Найдены следы загадочной частицы, предсказанной десятилетия назад
Античастица – и частица, и волна одновременно: подтверждено новым экспериментом
