Proboj u istraživanju miona: Postignuta preciznost magnetskog momenta!

Proboj u istraživanju miona: Postignuta preciznost magnetskog momenta!

3. lipnja 2025. kolaboracija Muon g-2 predstavila je svoje treće i posljednje mjerenje anomalnog magnetskog momenta miona. Ova nova analiza došla je do eksperimentalne vrijednosti aµ = (g−2)/2 = 0,001 165 920 705 ± 0,000 000 000 148 i premašila početne ciljeve s neočekivano visokom točnošću od 127 dijelova na milijardu. Ovo pokazuje izvanredan napredak u preciznom mjerenju, koje igra važnu ulogu u modernoj fizici čestica.

Mjerenja su provedena u Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) i uključuju podatke iz šestogodišnje faze istraživanja koja je trajala do 9. srpnja 2023. Tijekom tog razdoblja izmjereno je preko 308 milijardi miona, pri čemu se točnost mjerenja poboljšala sa 200 na 127 dijelova u milijardi. Prof. dr. Martin Fertl sa Sveučilišta Johannes Gutenberg u Mainzu jedini je njemački istraživač u međunarodnoj kolaboraciji Muon g-2 koja okuplja gotovo 180 znanstvenika iz 37 institucija u sedam zemalja.

Pogled na eksperiment miona g-2

Eksperiment Muon g-2 prati precesiju magnetskog momenta miona, koji su im slični, ali su oko 200 puta teži od elektrona. Ove fundamentalne čestice imaju relativno kratak životni vijek i produžena svojstva na koja utječu fluktuacije vakuuma. Ove fluktuacije su i razlog trenutnog odstupanja anomalnog magnetskog momenta, koji odstupa za oko 0,1% od teorijske vrijednosti. Eksperiment koristi supravodljivi magnetski prsten promjera 14 metara za analizu miona u kontroliranim uvjetima.

Najnoviji rezultati u skladu su s prethodnim mjerenjima iz 2021. i 2023., ali su ponudili nove, preciznije podatke. Inicijativa za teoriju Muon g-2 istovremeno je objavila nova predviđanja za anomalni magnetski moment, koja daju teoretsku vrijednost aµ = (g−2)/2 = 0,001 165 920 33 ± 0,000 000 000 62 na temelju proračuna QCD rešetke. Ovaj bi sporazum mogao pružiti dokaze da postoje fizički fenomeni koji nadilaze standardni model.

Veze s tamnom tvari

Istraživanje anomalnog magnetskog momenta također bi moglo pružiti važne uvide u tamnu tvar, koja se smatra osnovnim građevnim elementom za strukture u svemiru. Fizičari traže tamnu tvar koristeći dvije metode: kroz izravne pokuse na akceleratorima čestica kao što je Large Hadron Collider i kroz neizravne studije poznatih fizikalnih procesa koji zahtijevaju preciznost. Mjerenja u Fermilabu pokazala su da mioni mogu pretraživati ​​vakuum u potrazi za virtualnim česticama i tako potencijalno otkriti nove čestice koje bi mogle činiti tamnu tvar.

Eksperimenti u Fermilabu također su revolucionirali razumijevanje teoretskih izračuna koji su se u prošlosti razlikovali od promatranja. U najnovijoj studiji, novi su uvidi proizašli iz detaljnijeg razmatranja fluktuacija vakuuma, čineći odstupanja od Standardnog modela razumljivijima.

Iako je eksperiment Muon g-2 sada završen, još uvijek bi mogao poslužiti kao mjerilo za buduća mjerenja. Još jedan eksperiment u Japanu planira se pružiti dodatne podatke, iako s nižom preciznošću, u 2030-ima. Izazov je tumačenje rezultata i pronalaženje odgovora na pitanja koja postavljaju najnoviji rezultati, uključujući potrebu da se razjasni zašto u LHC-u nisu otkrivene nove čestice.

Nedavna otkrića i razvoj u teorijskoj fizici jasno pokazuju da bi ponekad kontradiktorni rezultati miona g-2 i LHC eksperimenata mogli dovesti do uzbudljive faze u fizici čestica u kojoj će se stare teorije preispitivati ​​i razvijati nove ideje kako bi se bolje razumjeli svemir i njegove temeljne sile.

Posljednje, ali ne i najmanje važno, suradnja Muon g-2 definira put za buduća znanstvena otkrića i unapređuje razumijevanje temeljnih fizičkih koncepata koji nadilaze ono što smo prije uzimali zdravo za gotovo.

Dodatne informacije i detalje o studiju možete pronaći ovdje ovdje, o ulozi tamne tvari ovdje te razgovarati o potrazi za novim česticama ovdje.