Peringatan lain dari “fisika baru”, kali ini dari Fermilab

Fermilab, akselerator partikel Amerika, diluncurkan Hasil pertama uji coba muon g-2 nya. Hasil ini menyoroti perilaku anomali dari partikel elementer yang disebut muon. Muon adalah sepupu elektron yang lebih berat dan diharapkan memiliki nilai 2 untuk momen magnetnya, yang disebut “g”.

Sekarang, muon tidak sendirian di alam semesta. Ini adalah bagian integral dari laut di mana partikel muncul dan menghilang setiap saat karena efek kuantum. Oleh karena itu, nilai g-nya diubah oleh interaksinya dengan eksitasi berumur pendek ini.

Model Standar Fisika Partikel menghitung koreksi ini, yang disebut momen magnet anomali, dengan sangat tepat.

Eksperimen muon g-2 mengukur luasnya anomali, dan pada hari Rabu, Fermilab mengumumkan bahwa “g” telah menyimpang dari jumlah yang diprediksi oleh Model Standar. Artinya, sementara nilai yang dihitung dalam Model Standar kurang lebih 2.00233183620, hasil eksperimen menunjukkan nilai 2.00233184122.

Mereka mengukur “g” dengan akurasi sekitar 4,2 sigma, jika digabungkan dengan hasil eksperimen berusia 20 tahun, yang berarti probabilitas bahwa hal ini disebabkan oleh fluktuasi statistik adalah sekitar 1 dalam 40.000. Ini membuat fisikawan menjadi berdiri dan membuat catatan, tetapi itu tidak begitu penting karena Cukup untuk membentuk bercak – mereka membutuhkan signifikansi 5 sigma.

Faktor g

Muon juga dikenal sebagai elektron berlemak. Ini diproduksi secara melimpah dalam percobaan Fermilab dan terjadi secara alami dalam hujan sinar kosmik. Seperti elektron, muon memiliki momen magnet karena ditempatkan di medan magnet, ia berputar dan berputar, atau sedikit bergoyang, seperti sumbu gasing. Momen magnet internalnya, faktor g, menentukan sejauh mana osilasi ini.

Saat muon berputar, ia juga berinteraksi dengan lingkungan sekitarnya, yang terdiri dari partikel berumur pendek yang muncul di dalam dan keluar ruang.

Implikasi dari perbedaan ini terhadap faktor muon g dapat menjadi signifikan. Model Standar diasumsikan berisi efek dari semua partikel dan gaya yang diketahui pada tingkat partikel. Jadi, paradoks model ini menyiratkan adanya partikel baru, dan interaksinya dengan partikel yang diketahui akan memperluas panel fisika partikel. Partikel baru ini mungkin merupakan partikel materi gelap yang telah lama dicari orang. Reaksi ini membuat koreksi pada faktor g dan ini mempengaruhi gerakan muon.

Jika faktor g yang diukur berbeda dari nilai yang dihitung oleh Model Standar, ini mungkin menunjukkan adanya partikel baru di lingkungan yang tidak dijelaskan oleh Model Standar. Pengamatan ini, bersama dengan anomali yang baru-baru ini diamati pada degradasi B di CERN menunjukkan bahwa efek partikel baru yang belum teramati sedang terlihat.

Catatan hati-hati

Ada juga perhitungan yang dibuat oleh sekelompok ilmuwan yang ditampilkan di Sifat beriklim sedang Yang menggunakan bentuk standar yang sama untuk menjelaskan perbedaan ini. Tetapi model yang diduga ini memiliki kekurangan besar dan membutuhkan lebih banyak bukti.

(Berlangganan buletin mingguan Sains Untuk Semua kami, di mana kami bertujuan untuk mengeluarkan jargon dari sains dan menghadirkan kesenangan. Klik di sini.)