Учені нарешті дізналися правду про невідому фізику: давню загадку вирішено

Фізики кілька десятиліть шукали ознаки нової, п'ятої сили природи, прихованої всередині мюона, однієї з найдивніших частинок у Всесвіті. Загадкова невідповідність, пов'язана з мюоном, вказувала на те, що вчені перебувають на порозі відкриття невідомої фізики. Тепер загадка розгадана і виявилося, що насправді аномалія мюона просто виявилася помилкою в розрахунках і Стандартна модель фізики елементарних частинок витримала нове випробування. Але вчені вважають, що невідома фізика все ж існує, просто вона ховається в іншому місці.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

У пошуках невідомої фізики

Загадка пов'язана з мюоном, частинкою, яка нагадує електрон, але приблизно в 200 разів важча. Понад 60 років вимірювання магнітної поведінки мюона, здавалося, суперечили прогнозам Стандартної моделі фізики елементарних частинок, що описує фундаментальні частинки і сили Всесвіту. Вчені раніше виявили невідповідність, яка натякала на існування нових частинок або навіть нової п'ятої сили природи, крім відомих чотирьох фундаментальних сил: сильної, слабкої, електромагнітної та гравітаційної взаємодії.

Дивна поведінка мюона

Дослідження було зосереджено на властивості, відомій як магнітний момент мюона, який описує, наскільки сильно частинка поводиться як крихітний магніт. Квантова теорія пророкує, що це значення має дорівнювати рівно двом, являючи собою співвідношення між коливанням частинки і навколишнім її магнітним полем.

Але експерименти раніше показували, що це значення трохи змінюється і це відхилення відоме, як аномальний магнітний момент мюона. Багаторічні експерименти неодноразово показували точне вимірювання магнітного моменту мюона, але ці дані продовжували суперечити прогнозам Стандартної моделі фізики елементарних частинок, вказуючи на нову фізику.

І все ж магнітний момент мюона обчислити надзвичайно складно, а тому існували сумніви в тому, чи правильні вимірювання. Автори нового дослідження застосували новий метод для розрахунку величини невідповідності між теорією та експериментальними даними і виявилося, що ніякої аномалії немає. Не було виявлено жодної п'ятої сили природи. Вчені кажуть, що вони отримали дуже точне підтвердження правильності не тільки Стандартної моделі фізики елементарних частинок, а й квантової теорії поля, яка є фундаментом, на якому була побудована ця модель.

Нові розрахунки вчених являють собою найбільш точне на сьогоднішній день визначення магнітного моменту мюона. При включенні його в передбачення Стандартної моделі фізики елементарних частинок давня розбіжність між теорією та експериментами зникає.

Чи існує невідома фізика?

І все ж автори дослідження кажуть, що отримані результати не повністю виключають можливість існування нової фізики. Але ключ до її відкриття точно не пов'язаний із магнітною аномалією мюона. Тож фізики вважають, що прихована сила природи та нові фізичні закони, ймовірно, ховаються десь в іншому місці, а тому пошуки тривають.

Інші новини науки

• Фізики вважають, що нарешті отримали прямі докази існування загадкової темної матерії.
• Космічний апарат NASA виявив на Марсі нове явище: ніхто не очікував його побачити.

Під час написання матеріалу використано джерела: Nature, Science Daily.