Окно в неизведанное. Аномальный магнитный момент мюона измерен с рекордной точностью

  Срочная новость пришла из Иллинойса: физикам Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Фермилаб, США) в эксперименте Muon g-2 удалось измерить аномальный магнитный момент (АММ) мюона в два раза точнее, чем в ходе предыдущего измерения, проведенного в начале 2000-х годов в Брукхейвенской лаборатории. «Мы действительно исследуем новую территорию. Нам удалось определить аномальный магнитный момент мюона с большей точностью, чем когда-либо прежде», — сказал в официальном пресс-релизе Фермилаб Брендан Кейси, старший научный сотрудник лаборатории. Почему этот результат открывает путь к Новой физике? Аномальный магнитный момент возникает в результате взаимодействия частицы с короткоживущими ненаблюдаемыми, или виртуальными, частицами. Измеряя эту величину в эксперименте и сравнивая ее с предсказанием Стандартной модели (СМ), ученые ищут указания на существование Новой физики — явлений (частиц и сил), не описываемых Стандартной моделью. «Поиск» уже писал о том, что измерение сечения пары пионов (пи-мезонов) на коллайдере ВЭПП-2000 в Институте ядерной физики СО РАН показало, что отклонение от Стандартной модели значительно меньше, чем демонстрировали предыдущие эксперименты, в том числе Брукхейвенский (см. №18-19 от 05.05.2023). Результат Фермилаб вновь поставил под сомнение Стандартную модель. Наиболее точное предсказание Стандартной модели для АММ мюона было получено в 2020 году. Между этим предсказанием и новым измеренным значе­нием наблюдается разница более 5 стандартных отклонений (!). Такой разницы было бы достаточно, чтобы утверждать: наблюдаемые эффекты Стандартная модель не описывает. Однако в последнее время появилось несколько расчетов, которые ставят под сомнение предсказание 2020-го. Они основаны на решеточных вычислениях квантовой хромодинамики и новых измерениях вероятности рождения пары пионов в электрон-позитронной аннигиляции, проведенных в ИЯФ СО РАН. В настоящее время коллаборация ученых из многих мировых научных центров, включая Новосибирский, работает над уточнением теоретических расчетов. Современная теория микромира, или Стандартная модель, хорошо описывает фундаментальные взаимодействия элементарных частиц, но некоторые астрофизические наблюдения указывают на то, что она не полностью объясняет физическую картину мира. Например, в ней нет места темной материи, из которой на 26% состоит наша Вселенная. Прямыми поисками недостающих «частей» СМ занимаются ученые со всего мира на Большом адронном коллайдере — они пытаются зарегистрировать новые частицы. В экспериментах Фермилаб и ИЯФ СО РАН физики могут получить косвенные указания на пробелы СМ через сравнение измеренного и предсказанного теорией значения АММ мюона. Аномальный магнитный момент есть у любой заряженной частицы, но наиболее интересно его изучать именно у мюона. «Плюс мюона в том, что физики умеют получать эти элементарные частицы в большом количестве, а также в том, что они живут относительно долго — целых 2 микросекунды, — рассказывает заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе доктор физико-математических наук Иван Логашенко. — Разница между теорией и экспериментом, которую мы сейчас видим, предполагает наличие новых частиц с массами порядка 100-200 ГэВ. Но… Эта область уже проверена на Большом адронном коллайдере, и до уровня порядка 1000 ГэВ новых элементарных частиц не наблюдается. Поэтому модели Новой физики, которые объясняют имеющиеся отклонения, становятся все более изощренными. Если уточненное предсказание теории приблизится к экспериментальному значению, это будет означать, что возможное «окно», где надо ожидать новых частиц, сдвигается в область больших энергий». Ольга Колесова The post Окно в неизведанное. Аномальный магнитный момент мюона измерен с рекордной точностью appeared first on Поиск - новости науки и техники.