Muon g – 2: Nghiên cứu mang tính bước ngoặt thách thức sách quy tắc vật lý hạt
Mô hình Chuẩn là một lý thuyết chặt chẽ dự đoán hành vi của các khối cấu tạo của vũ trụ.
Quan niệm của nghệ sĩ về bí ẩn của mômen từ tính của muon. (Nguồn: Dani Zemba, Đại học Bang Pennsylvania) Các nhà khoa học cho biết, kết quả mới được công bố của một thí nghiệm quốc tế gợi ý về khả năng vật lý mới chi phối các quy luật tự nhiên. Kết quả của thí nghiệm, nghiên cứu một hạt hạ nguyên tử được gọi là muon , không khớp với các dự đoán của Mô hình Chuẩn, dựa trên đó tất cả vật lý hạt, và thay vào đó xác nhận lại sự khác biệt đã được phát hiện trong một thí nghiệm 20 năm trước. Nói cách khác, vật lý mà chúng ta biết không thể giải thích một mình các kết quả đo được. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.
Bản tin| Nhấp để nhận những giải thích hay nhất trong ngày trong hộp thư đến của bạn
Mô hình Chuẩn là gì?
Mô hình Chuẩn là một lý thuyết chặt chẽ dự đoán hành vi của các khối cấu tạo của vũ trụ. Nó đưa ra các quy tắc cho sáu loại quark, sáu lepton, boson Higgs, ba lực cơ bản và cách các hạt hạ nguyên tử hoạt động dưới tác động của lực điện từ.
Muon là một trong những lepton. Nó tương tự như electron, nhưng lớn hơn 200 lần, và không ổn định hơn nhiều, tồn tại trong một phần giây. Thí nghiệm, được gọi là Muon g – 2 (g trừ hai), được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc Quốc gia Fermi của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (Fermilab).
Thí nghiệm này về cái gì?
Nó đo một đại lượng liên quan đến muon, sau một thí nghiệm trước đó tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven, thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Được kết thúc vào năm 2001, thí nghiệm Brookhaven đã đưa ra kết quả không trùng khớp với các dự đoán của Mô hình Chuẩn.
Thí nghiệm Muon g – 2 đo đại lượng này với độ chính xác cao hơn. Nó tìm cách tìm hiểu xem liệu sự chênh lệch có tiếp diễn hay không, hay liệu các kết quả mới có gần với dự đoán hơn không. Hóa ra, lại có sự khác biệt, mặc dù nhỏ hơn.
THAM GIA NGAY :Kênh điện tín giải thích nhanh
Những gì đại lượng đã được đo?
Nó được gọi là hệ số g, một phép đo suy ra từ tính chất từ của muon. Bởi vì muon không ổn định, các nhà khoa học nghiên cứu tác động mà nó để lại đối với môi trường xung quanh.
Các hạt muon hoạt động như thể chúng có một nam châm nhỏ bên trong. Trong một từ trường mạnh, hướng của nam châm này dao động - giống như trục của một con quay. Tốc độ mà muon lắc lư được mô tả bằng hệ số g, đại lượng được đo. Giá trị này được biết là gần bằng 2, vì vậy các nhà khoa học đo độ lệch từ 2. Do đó có tên là g – 2.
Hệ số g có thể được tính toán chính xác bằng Mô hình Chuẩn. Trong thí nghiệm g – 2, các nhà khoa học đã đo nó bằng các dụng cụ có độ chính xác cao. Họ tạo ra các hạt muon và làm cho chúng lưu thông trong một nam châm lớn. Các muon cũng tương tác với một bọt lượng tử của các hạt hạ nguyên tử xuất hiện trong và ngoài sự tồn tại, như Fermilab đã mô tả. Những tương tác này ảnh hưởng đến giá trị của hệ số g, khiến các hạt muon lắc lư nhanh hơn hoặc chậm hơn một chút. Độ lệch này cũng sẽ là bao nhiêu (đây cũng được gọi là mômen từ dị thường), có thể được tính toán bằng Mô hình Chuẩn. Nhưng nếu bọt lượng tử chứa các lực hoặc hạt bổ sung mà Mô hình Chuẩn không tính đến, thì điều đó sẽ điều chỉnh thêm hệ số g.
Những phát hiện là gì?
Fermilab cho biết các kết quả khác với dự đoán của Mô hình Chuẩn, hoàn toàn đồng ý với kết quả của Brookhaven.
Các giá trị lý thuyết được chấp nhận cho muon là:
hệ số g: 2.00233183620
mômen từ dị thường: 0,00116591810
Các kết quả thử nghiệm mới (kết hợp từ kết quả của Brookhaven và Fermilab) được công bố vào thứ Tư là:
hệ số g: 2.00233184122
mômen từ dị thường: 0,00116592061.
Điều đó có nghĩa là gì?
Các kết quả từ Brookhaven, và bây giờ là Fermilab, gợi ý về sự tồn tại của các tương tác chưa biết giữa muon và từ trường - những tương tác có thể liên quan đến các hạt hoặc lực mới. Tuy nhiên, đây không phải là từ cuối cùng trong việc mở ra con đường đến với vật lý học mới.
Để khẳng định một khám phá, các nhà khoa học yêu cầu các kết quả khác với Mô hình Chuẩn bằng 5 độ lệch chuẩn. Các kết quả tổng hợp từ Fermilab và Brookhaven chênh lệch nhau bằng 4,2 độ lệch chuẩn. Mặc dù điều này có thể là không đủ, nhưng nó rất khó xảy ra - cơ hội đó là khoảng 1 trên 40.000, Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne, cũng thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, cho biết trong một thông cáo báo chí.
Đây là bằng chứng mạnh mẽ cho thấy muon nhạy cảm với thứ không có trong lý thuyết tốt nhất của chúng tôi, Renee Fatemi, nhà vật lý tại Đại học Kentucky và là người quản lý mô phỏng cho thí nghiệm Muon g-2, cho biết trong một tuyên bố do Fermilab đưa ra.
Chia Sẻ VớI BạN Bè CủA BạN:
