물리학 자들이 기본 입자와 힘에 대한 이해에 잠재적 인 징크는 이제 더 현실적으로 보입니다. 이번 주 200 명 이상의 물리학 자 팀이 이번 주에보고 된 새로운 측정에 따르면 Muon이라고 불리는 맹렬한 아 원자 입자가 이론 예측보다 약간 더 자성적 일 수 있다고 확인했다. 이 작은 변칙 (2.5 부분)은 입자 물리학 자들의 우세 이론에 대한 환영의 위협으로, 표준 모델은 Atom Smashers에서 보았던 거의 모든 것을 오랫동안 설명하고 새로운 무언가를 퍼즐로 묶어 두었습니다.
.Wayne State University의 이론가 인 Alexey Petrov는“1970 년대부터 우리는 표준 모델에서 균열을 찾고 있습니다. "이것은 아마도 될 수 있습니다." 그러나 Brookhaven National Laboratory의 이론가 인 Sally Dawson은 결과가 여전히 결정적이지 않다고 지적합니다. "그것은 실제인지 확인하기 위해 조금 더 기다려야한다고 말하는 것 외에는 물리학에 대한 우리의 이해에 아무것도하지 않습니다."
.수십 년 동안 물리학 자들은 전자의 무겁고 불안정한 사촌 인 뮤온의 자기를 측정하여 작은 막대 자석처럼 작동합니다. 그들은 수직 자기장에 뮤온을 넣어 작은 나침반 바늘처럼 수평으로 돌립니다. Muons Twirl이 자신이 얼마나 자성을 나타내는 빈도는 원칙적으로 새로운 입자를 가리킬 수 있으며, 심지어 유럽의 대형 Hadron Collider와 같은 원자 스매커에서 존재하기에는 너무 방대한 입자를 가리킬 수 있습니다.
.양자 불확실성 덕분에 뮤온은 다른 입자와 반 인itticles가 존재하지 않고 존재하지 않기 때문입니다. 이러한 "가상"입자는 직접 관찰 할 수 없지만 뮤온의 특성에 영향을 줄 수 있습니다. 양자 역학과 앨버트 아인슈타인의 특수 상대성 이론은 뮤온이 특정 기본 자기를 가져야한다고 예측합니다. 뮤온에 대한 친숙한 표준 모델 입자는 그 자기를 약 0.1%증가시킨다. 진공 상태에 숨어있는 알 수없는 입자는 예측할 수없는 또 다른 변화를 추가 할 수 있습니다.
2001 년에 Muon G-2 실험의 연구원들은 Brookhaven의 연구원들은 표준 모델이 예측하는 것보다 Muon이 더 자성적이라고보고했습니다. 불일치는 결합 된 이론적 및 실험적 불확실성의 약 2.5 배에 불과했습니다. 그것은 발견을 주장하기위한 물리학 자의 표준에 가까운 곳은 없습니다 :총 불확실성의 5 배. 그러나 그것은 그들의 이해를 넘어서 새로운 입자에 대한 감각적 인 힌트였습니다.
지속적인 이상
그래서 2013 년에 연구원들은 일리노이의 Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab)에 실험을 수행하여 뮤온의 순수한 빔을 얻을 수있었습니다. 2018 년에 개조 된 실험이 데이터를 가져 오기 시작했을 때, 뮤온의 자기의 표준 모델 예측이 개선되었고 실험 결과와 이론의 차이가 총 불확실성의 3.7 배로 증가했습니다.
이제 G-2 팀은 1 년 분량의 데이터를 사용하여 개조 된 실험에서 첫 번째 결과를 발표했습니다. 그리고 새로운 결과는 오래된 결과와 거의 정확히 동의합니다. 팀은 오늘 Fermilab의 심포지엄에서 발표했습니다. 이 일치는 이전 결과가 통계적 우연이거나 실험에서 감지되지 않은 결함의 산물이 아니라는 것을 보여줍니다. "저는 Brookhaven 실험의 대학원생 이었기 때문에 확실히 나에게 압도적 인 안도감이었다"고 그는 말한다.
.함께, 새롭고 오래된 결과는 표준 모델 예측과의 불일치를 실험 및 이론적 오류의 4.2 배로 넓 힙니다. 그것은 여전히 확실한 발견을 주장하기에 충분하지 않습니다. 그러나 새로운 물리학에 대한 비슷한 힌트가오고가는 분야에서, 오리건 대학교의 이론가 인 그레이엄 크리 브스 (Graham Kribs)는 뮤온의 자력이 거의 단 하나의 퍼즐로 남아 있다고 말했다. "커뮤니티 전체가‘우리는 이것을 다루어야한다는 것을 기억하십시오.’와 같은 다른 것은 없습니다."
.전체 G-2 팀은 2 월 25 일에 실험자들이 먼저 새로운 결과를 공개했을 때 진실의 순간을 공유했습니다. 실험에는 뮤온이 절묘한 정밀도로 돌리는 속도를 측정하는 것이 포함됩니다. 그리고 무의식적으로 측정을 선호하는 값으로 조종하는 것을 막기 위해 실험자들은 협업 밖에서 두 사람에게만 알려진 비밀 빈도로 똑딱 거리는 시계에 의존했습니다. 분석의 끝에서만 비밀 주파수가 포함 된 봉투를 열었습니다. Covid-19 제한으로 인해 줌 회의에서. 시애틀의 워싱턴 대학교 (University of Washington)의 대학원생이자 팀원 인 한나 빈니 (Hannah Binney)는“이 극도의 긴장의 분위기가 분명히있었습니다. 그녀는 몇 초 안에 연구원들은 비밀 빈도를 사용하여 새로운 결과가 오래된 결과와 일치한다는 것을 알아 냈다고 말합니다.
Petrov는 새로운 결과에 대한 즉각적인 응답은 두 가지가 될 것이라고 말했다. 첫째, 실험적 가치가 확인되면 물리학 자들은 이론적 추정치에 대해 신속하게 의문을 제기 할 것입니다. 2017 년부터 130 명 이상의 이론가들이 일련의 워크숍에서 2020 년 11 월에 출판 한 표준 모델 예측에 대한 합의 가치를 망치기 위해 일련의 워크샵을 만났습니다. 그러나 Petrov는 계산은 다양한 유형의 표준 모델 출신을 고려하여 다양한 방법을 사용하여 다양한 유형의 표준 모델을 고려하여 다양한 방법을 사용하는 복잡한 "hodgepodge"라고 말합니다. 이론가들은 이제 합의 가치를 검증하고 첫 번째 원칙에서이를 계산할 수있는 계산 방법을 개발하려는 그들의 노력을 다시 제공 할 것이라고 Petrov는 말한다.
물론, 다른 사람들은 표준 모델을 넘어서 뮤온의 추가 자기를 설명하는 새로운 이론을 조화하기 시작할 것입니다. Petrov는“이것은 이론가들에게는 현장의 날이 될 것입니다. G-2 실험자들이 여전히 데이터를 수용하고 있으며 몇 년 안에 실험적 불확실성을 75% 줄이기를 희망함에 따라 그들의 생각은 약간 조기에있을 수 있습니다. 따라서 불일치는 여전히 사라질 수 있습니다. 그러나 뮤온이 실제로 새로운 무언가의 존재를 알릴 가능성에 따라 많은 이론가들이 시작하기를 간절히 원할 것입니다.
