1986 년 TV 기자 인 Dan은 오히려 뉴욕시에서 공격을 받았습니다. 거대한 공격자는 "케네스, 빈도는 무엇입니까?" 쿼리는 대중 문화 밈이되었고 록 밴드 R.E.M. 그것에 히트 곡을 기반으로합니다. 이제 팀이 입자 물리학에서 올해 가장 기대되는 결과를 제공하는 것은 모토 일 수 있습니다.
3 월 초, Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab)의 Muon G-2 실험은 전자의 무겁고 짧은 사촌 인 Muon의 자성에 대한 새로운 측정을보고 할 것입니다. 이 노력은 절묘한 정밀도로 단일 주파수를 측정해야합니다. 2001 년으로 거슬러 올라가는 감각적 인 결과에서 G-2는 뮤온이 이론이 예측하는 것보다 약간 더 자기임을 발견했습니다. 확정 된 경우, 초과는 수십 년 만에 처음으로 원자 스매커가 생산할 수있는 새로운 거대한 입자의 존재를 알릴 것이라고 밝혔다. "이것은 새로운 물리학의 명확한 신호 일 것이므로 큰 거래 일 것입니다."
.G-2 실험자들이 잘못 발견 한 것을 주장하는 데 속지 않도록하는 조치는 잠긴 캐비닛, 봉인 된 봉투, 그리고 G-2 팀 외부의 두 사람에게 알려진 두 번째 비밀 빈도를 포함하는 스파이 소설의 물건입니다. "내 아내는 이와 같은 책임있는 직업을 위해 나를 선택하지 않을 것이기 때문에 중요한 실험이 왜 그런지 모르겠다"고 Fermilab의 최고 연구 책임자 인 Joseph Lykken은 비밀의 주인 중 하나입니다.
.전자와 마찬가지로, 뮤온은 상단처럼 회전하고 스핀은 자기와 함께 그것을 부여합니다. 양자 이론은 또한 뮤온이 진공 상태에서 너무 빨리 튀어 나오는 입자와 항구화에 의해 직접 관찰 될 수 없다고 요구한다. 이러한 "가상 입자"는 뮤온의 자기를 약 0.001%증가시켜 G-2로 표시됩니다. 이론가들은 진공이 우세한 이론에서 입자만으로 진공이 피지한다고 가정 할 때 초과를 매우 정확하게 예측할 수있다. 그러나 진공이 대규모 새로운 입자를 숨기면 이러한 예측은 측정 된 값으로 지브되지 않을 것입니다. (전자는 비슷한 효과를 나타내지 만 Muon이 훨씬 덜 거대하기 때문에 Muon보다 새로운 입자에 덜 민감합니다.)
Telltale 자기를 측정하기 위해 G-2 연구자들은 뮤온 빔 (또는 더 정확하기 위해 반물질 대응 물)을 15 미터 너비의 원형 입자 가속기로 발사합니다. 수천 개의 뮤온이 오른 손잡이 쿼터백으로 던지는 축구처럼 그들이 여행 방향을 가리키는 스핀 축으로 반지에 들어갑니다. 수직 자기장은 링 주위의 궤적을 구부리고 스핀 축 돌리기 또는 숭배를 흔들리는 자이로 스코프처럼.
가상 입자로부터의 여분의 자기가 아닌 경우, 뮤온은 링을 공전하고 항상 여행 방향으로 회전하는 것과 같은 속도로 전파를받습니다. 그러나 여분의 자기 자성은 29 개의 궤도마다 궤도보다 약 30 번의 뮤온 스테인드를 궤도보다 빠르게 만듭니다. 원칙적으로 과잉을 측정하는 것이 간단하게 만듭니다.
과도한 자기
그들이 궤도를 궤도에 올릴 때, 각 뮤온은 붕괴되어 양전자를 생성하여 링을 감싸는 탐지기 중 하나로 날아갑니다. 포지 트론은 뮤온이 반대 방향으로 회전 할 때 순환하는 방향으로 회전 할 때 더 높은 에너지를 가지고 있습니다. 따라서 뮤온이 돌아 다니면서 고 에너지 포지 트론의 플럭스는 가상 입자가 생성하는 여분의 자성의 양을 보여주는 주파수에서 진동합니다.
Fermilab의 물리학 자이자 200 인 G-2 팀의 공동 대변인 인 크리스 폴리 (Chris Polly)는 새로운 입자를 검색하기에 충분한 정밀도로 이러한 빈도를 측정하기 위해서는 새로운 입자를 검색 할 수 있도록 실험의 모든 측면을 강하게 제어해야한다고 말합니다. 예를 들어, 링의 자기장을 1 백만에서 25 개 부분으로 균일하게하기 위해 연구원들은 1989 년 뉴욕 업 턴에있는 브룩 하벤 국립 실험실에서 시작된 이래로 G-2 실험을 수행 한 이래로 G-2 실험을 수행 한 폴리 (Polly)는 종이보다 9000 개가 넘는 강철 얇은 종이를 가진 전자 모그넷의 극을 장식했다고 밝혔다. 각 시트는 현장에서 작은 조정을하는 자기 "심"역할을합니다.
Brookhaven에서 실험은 1997 년부터 2001 년까지 데이터를 수집했습니다. 궁극적으로 연구자들은 Muon의 자기를 10 억의 0.6 부분으로 측정하여 당시 이론적 가치보다 약 2.4 부의 값에 도달했습니다. 2013 년에 그들은 일리노이 주 바타 비아의 Fermilab에 Barge로 700 톤의 5000km를 운반했습니다. 더 순수하고 강렬한 뮤온 빔을 사용하여 개조 된 G-2는 궁극적으로 실험적 불확실성을 현재 값의 1/4로 줄이는 것을 목표로합니다. 보스턴 대학교의 G-2 물리학자인 Lee Roberts는 이번 봄에 발표 된 결과는 그 목표에 도달하지 않을 것이라고 말했다. 그러나 그것이 Brookhaven 결과와 일치한다면, 진공 상태에서 숨어있는 새로운 입자의 경우를 강화할 것입니다.
그러나 G-2 연구자들은 실험의 다양한 측면에서 요구하는 100 개가 넘는 작은 수정을하면서 스스로를 속지 않도록해야합니다. 무의식적으로 주파수를 원하는 값으로 조종하지 않기 위해 실험자들은 분석을 마무리 할 때까지 실제 주파수에 눈을 멀게합니다.
블라인드에는 여러 층이 있지만 마지막이 가장 중요합니다. Positrons의 플럭스가 진동하는 실제 주파수를 숨기려면 실험은 실제 나노초가 아니라 진드기를 진드기로 선택한 시계에서 실행됩니다. 매 달이 시작될 때 Lykken과 Fermilab의 Greg Bock은 8 자리 값을 자물쇠와 키 아래로 유지하는 주파수 생성기에 펀칭합니다. 측정의 마지막 단계는 알려지지 않은 주파수를 포함하는 밀봉 된 봉투를 여는 것입니다. Lykken은“아카데미 상과 같습니다
새로운 물리학의 힌트는 측정 된 결과와 이론가의 예측 사이의 격차에서 나올 것입니다. 이러한 예측에는 고유 한 불확실성이 있지만 지난 15 년 동안 계산은 더 정확하고 일관되게되었으며 이론과 실험 사이의 불일치는 이제 그 어느 때보 다 커졌습니다. 엘-카드라 (El-Khadra)는 뮤온의 자기와 브룩 하벤 가치에 대한 이론가의 합의 가치 사이의 격차는 이제 총 불확실성의 3.7 배라고 말했다.
그럼에도 불구하고 Brookhaven의 이론가 인 William Marciano는 20 년 전보다 불일치가 덜 흥미로울 수 있다고 말합니다. 그 당시 많은 물리학 자들은 그것이 각 표준 모델 입자에 대해 더 무거운 파트너를 예측하는 이론 인 초대칭의 힌트가 될 수 있다고 생각했습니다. 그러나 유럽의 대형 Hadron Collider 인 세계 최대의 Atom Smasher 인 The Partners가 진공 상태에서 숨어 있다면 Marciano는 말합니다. Marciano는 "[Muon의 자기]를 초대칭으로 설명하는 것은 불가능하지 않습니다."라고 Marciano는 말합니다. 그러나 당신은 그것을하기 위해 머리에서야합니다. "
.그럼에도 불구하고 물리학 자들은 불일치가 진짜라면 무언가 이기 때문에 새로운 측정을 간절히 기다리고 있습니다. 새로운 원인이되어야합니다. G-2가 시작된 이래로 팀이 언제 데이터가 끊임없는지를 결정하고 있다고 Roberts는 말했다. "Brookhaven에서 나는 항상 의자 가장자리에 앉아 있었고, [맹렬한 상태에서] 나도 여기에있을 것이라고 생각합니다."
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