Revoluție în cercetarea muonilor: Precizia momentului magnetic a fost atinsă!

Revoluție în cercetarea muonilor: Precizia momentului magnetic a fost atinsă!

Pe 3 iunie 2025, colaborarea Muon g-2 a prezentat a treia și ultima măsurătoare a momentului magnetic anormal al muonului. Această nouă analiză a ajuns la o valoare experimentală de aµ = (g−2)/2 = 0,001 165 920 705 ± 0,000 000 000 148 și a depășit obiectivele inițiale cu o precizie neașteptat de mare de 127 părți per miliard. Acest lucru demonstrează progrese remarcabile în măsurarea de precizie, care joacă un rol important în fizica modernă a particulelor.

Măsurătorile au fost efectuate la Laboratorul Național de Accelerator Fermi (Fermilab) și includ date dintr-o fază de cercetare de șase ani care a durat până la 9 iulie 2023. În această perioadă, au fost măsurate peste 308 miliarde de muoni, precizia măsurării îmbunătățindu-se de la 200 la 127 de părți într-un miliard. Prof. Dr. Martin Fertl de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz este singurul cercetător german din colaborarea internațională Muon g-2, care reunește aproape 180 de oameni de știință din 37 de instituții din șapte țări.

O privire asupra experimentului cu muon g-2

Experimentul Muon g-2 urmărește precesia momentului magnetic al muonilor, care sunt similari cu ei, dar de aproximativ 200 de ori mai grei decât electronii. Aceste particule fundamentale au durate de viață relativ scurte și proprietăți extinse care sunt afectate de fluctuațiile de vid. Aceste fluctuații sunt și motivul abaterii curente a momentului magnetic anormal, care se abate cu aproximativ 0,1% de la valoarea teoretică. Experimentul folosește un inel magnetic supraconductor cu diametrul de 14 metri pentru a analiza muonii în condiții controlate.

Cele mai recente rezultate sunt în concordanță cu măsurătorile anterioare din 2021 și 2023, dar au oferit date noi, mai precise. Muon g-2 Theory Initiative a publicat simultan noi predicții pentru momentul magnetic anormal, care dau o valoare teoretică de aµ = (g−2)/2 = 0,001 165 920 33 ± 0,000 000 000 62 pe baza calculelor QCD latice. Acest acord ar putea oferi dovezi că există fenomene fizice care depășesc Modelul Standard.

Legături cu materia întunecată

Cercetarea momentului magnetic anormal ar putea oferi, de asemenea, perspective importante asupra materiei întunecate, care este considerată a fi blocul de bază pentru structurile din univers. Fizicienii caută materia întunecată folosind două metode: prin experimente directe la acceleratori de particule, cum ar fi Large Hadron Collider, și prin studii indirecte ale proceselor fizice cunoscute care necesită precizie. Măsurătorile de la Fermilab au arătat că muonii sunt capabili să caute în vid particule virtuale și, astfel, să descopere noi particule care ar putea alcătui materia întunecată.

Experimentele de la Fermilab au revoluționat, de asemenea, înțelegerea calculelor teoretice care în trecut divergeau de la observații. În cel mai recent studiu, noi perspective au apărut din analiza mai detaliată a fluctuațiilor de vid, făcând abaterile de la modelul standard mai ușor de înțeles.

Deși experimentul Muon g-2 este acum finalizat, acesta ar putea servi totuși drept punct de referință pentru măsurătorile viitoare. Un alt experiment în Japonia este planificat pentru a furniza date suplimentare, deși cu o precizie mai mică, în anii 2030. Provocarea este interpretarea rezultatelor și găsirea de răspunsuri la întrebările ridicate de ultimele rezultate, inclusiv necesitatea de a clarifica de ce nu au fost descoperite particule noi în LHC.

Dezvăluirile și evoluțiile recente în fizica teoretică arată clar că rezultatele uneori contradictorii ale experimentelor cu muon g-2 și LHC ar putea duce la o fază interesantă în fizica particulelor în care vechile teorii vor fi puse sub semnul întrebării și vor fi dezvoltate idei noi pentru a înțelege mai bine universul și forțele sale fundamentale.

Nu în ultimul rând, colaborarea Muon g-2 definește calea pentru viitoarele descoperiri științifice și avansează înțelegerea conceptelor fizice fundamentale care depășesc ceea ce considerăm anterior ca de la sine înțeles.

Mai multe informații și detalii despre studiu pot fi găsite aici Aici, despre rolul materiei întunecate Aici și să discutăm despre căutarea de noi particule Aici.