Пробив в изследването на мюони: Постигната прецизност на магнитния момент!

Пробив в изследването на мюони: Постигната прецизност на магнитния момент!

На 3 юни 2025 г. сътрудничеството Muon g-2 представи третото си и последно измерване на аномалния магнитен момент на мюона. Този нов анализ достигна експериментална стойност от aµ = (g−2)/2 = 0,001 165 920 705 ± 0,000 000 000 148 и надхвърли първоначалните цели с неочаквано висока точност от 127 части на милиард. Това демонстрира забележителен напредък в прецизното измерване, което играе важна роля в съвременната физика на елементарните частици.

Измерванията са извършени в Националната ускорителна лаборатория на Ферми (Fermilab) и включват данни от шестгодишна изследователска фаза, продължила до 9 юли 2023 г. През този период са измерени над 308 милиарда мюона, като точността на измерването се е подобрила от 200 на 127 части на милиард. Проф. д-р Мартин Фертл от университета Йоханес Гутенберг в Майнц е единственият немски изследовател в международното сътрудничество Muon g-2, което обединява почти 180 учени от 37 институции в седем държави.

Поглед към експеримента с мюон g-2

Експериментът Muon g-2 проследява прецесията на магнитния момент на мюоните, които са подобни на тях, но около 200 пъти по-тежки от електроните. Тези фундаментални частици имат относително кратък живот и разширени свойства, които се влияят от колебанията на вакуума. Тези флуктуации са причина и за текущото отклонение на аномалния магнитен момент, който се отклонява с около 0,1% от теоретичната стойност. Експериментът използва свръхпроводящ магнитен пръстен с диаметър 14 метра за анализ на мюоните при контролирани условия.

Последните резултати са в съответствие с предишни измервания от 2021 г. и 2023 г., но предлагат нови, по-прецизни данни. Инициативата за теория на Muon g-2 едновременно публикува нови прогнози за аномалния магнитен момент, които дават теоретична стойност на aµ = (g−2)/2 = 0,001 165 920 33 ± 0,000 000 000 62 въз основа на решетъчни QCD изчисления. Това споразумение може да предостави доказателство, че съществуват физически явления, които надхвърлят стандартния модел.

Връзки с тъмната материя

Изследванията на аномалния магнитен момент биха могли също така да дадат важна представа за тъмната материя, която се счита за основния градивен елемент за структурите във Вселената. Физиците търсят тъмна материя, използвайки два метода: чрез директни експерименти в ускорители на частици като Големия адронен колайдер и чрез индиректни изследвания на известни физически процеси, които изискват прецизност. Измерванията във Fermilab показаха, че мюоните са в състояние да търсят във вакуума виртуални частици и по този начин потенциално да открият нови частици, които биха могли да изграждат тъмна материя.

Експериментите във Fermilab също революционизираха разбирането на теоретичните изчисления, които в миналото се разминаваха с наблюденията. В най-новото проучване се появиха нови прозрения от по-подробно разглеждане на вакуумните флуктуации, което направи отклоненията от Стандартния модел по-разбираеми.

Въпреки че експериментът Muon g-2 вече е завършен, той все още може да служи като еталон за бъдещи измервания. Друг експеримент в Япония се планира да предостави допълнителни данни, макар и с по-ниска точност, през 2030 г. Предизвикателството е интерпретирането на резултатите и намирането на отговори на въпросите, повдигнати от последните резултати, включително необходимостта да се изясни защо не са открити нови частици в LHC.

Последните разкрития и разработки в теоретичната физика ясно показват, че понякога противоречивите резултати от експериментите с мюон g-2 и LHC могат да доведат до вълнуваща фаза във физиката на елементарните частици, в която старите теории ще бъдат поставени под въпрос и ще бъдат разработени нови идеи, за да се разбере по-добре Вселената и нейните фундаментални сили.

Не на последно място, сътрудничеството Muon g-2 определя пътя за бъдещи научни открития и напредва в разбирането на фундаментални физически концепции, които надхвърлят това, което преди сме приемали за даденост.

Допълнителна информация и подробности за проучването можете да намерите тук тук, за ролята на тъмната материя тук и да обсъдим търсенето на нови частици тук.