Физики пояснили, что значат исследования мюона g-2 для понимания Вселенной

Физики рассказали, что означает известный эксперимент с мюоном g-2 для нашего понимания устройства Вселенной, 24 июня сообщается на официальном сайте Чикагского университета.

Новости о том, что мюоны имеют немного больше шевелений, разошлись по всему миру этой весной. Эксперимент с мюоном g-2, проведенный в Национальной ускорительной лаборатории Ферми, показал, что физики измерили частицу, называемую мюоном, которая ведет себя немного иначе, чем прогнозировалось. По словам ученых, это была первая неожиданная новость в физике элементарных частиц за многие годы.

«Для многих из нас это выглядит и пахнет новой физикой. Возможно, однажды мы оглянемся на это, и этот результат будет воспринят как предвестник», — сказал профессор Дэн Хупер.

Эти два ученых связаны с Чикагским университетом и Фермилабом; ни один из них не работал непосредственно над экспериментом Muon g-2, но оба были в восторге от результатов. Для них эти открытия могут быть ключом к разгадке последних загадок физики элементарных частиц, а вместе с ним и нашего понимания Вселенной в целом.

Основываясь на многовековых экспериментах и теориях, восходящих к временам ранних исследований Альберта Эйнштейна, ученые создали теорию того, как устроена Вселенная — от мельчайших частиц до самых больших сил. Это объяснение, называемое Стандартной моделью, довольно хорошо соединяет точки. Но есть несколько дыр — вещи, которые мы видели во Вселенной, которые не учтены в модели, например, темная материя.

Тогда ученые провели более крупные эксперименты, такие как Большой адронный коллайдер в Европе, чтобы исследовать самые фундаментальные свойства частиц, будучи уверенными, что это даст подсказки. Затем результаты эксперимента с мюоном g-2 были получены из Фермилаба. Эксперимент показал крошечную разницу между тем, как мюоны должны вести себя в соответствии со Стандартной моделью, и тем, что они на самом деле делали внутри гигантского ускорителя.

Мельчайшие различия в массах каждой частицы влияют на то, как Вселенная расширялась и развивалась после Большого взрыва. В свою очередь, это влияет на все, от того, как галактики удерживаются вместе, до природы самой материи. Вот почему ученые хотят точно все измерить.

Физики рассказали, что на данный момент есть три основных возможных объяснения результатов Muon g-2. Одна из них — это теория, известная как «суперсимметрия», которая была очень модной в начале 2000-х годов, сказал Хупер. Суперсимметрия предполагает, что у каждой субатомной частицы есть частица-партнер. Но Большой адронный коллайдер не обнаружил никаких доказательств существования этих дополнительных частиц. Другая возможность состоит в том, что некая неоткрытая, относительно тяжелая форма материи сильно взаимодействует с мюонами.

Наконец, могут существовать и другие виды экзотических легких частиц, которые еще не открыты, которые слабо взаимодействуют с мюонами и вызывают колебание. Физики Крняич и Хупер написали статью, в которой рассказали, что такая легкая частица, которую они назвали «Z-простое число», может означать для Вселенной.