Zespół międzynarodowych naukowców z grupy Muon g-2 ponownie zmierzył moment magnetyczny mionu, osiągając precyzję na niespotykanym dotąd poziomie. Ten pomiar jest niesamowicie ważny dla całego świata fizyki.
Miony, czyli tzw. ciężkie elektrony, różnią się od elektronów jedynie masą. W instytucie Fermilab w USA naukowcy przeprowadzili precyzyjny pomiar w specjalnej komorze próżniowej. Tam miony przyspieszono do prędkości bliskiej prędkości światła i wystawiono na działanie pola magnetycznego, które jest prawie 30 000 razy silniejsze niż ziemskie. W tych warunkach badacze zaobserwowali precesję mionów, wywołaną przez ich własny moment magnetyczny.
Naukowcy zaznaczają, że na moment magnetyczny mionów oddziałujących z zewnętrznym polem magnetycznym wpływały także wirtualne cząstki obecne w próżni. To jednak nie jedyna istotna kwestia. Miony poruszały się wewnątrz komory z prędkościami bliskimi prędkości światła, po orbitach o promieniu wynoszącym około 3,55 metra. Dzięki bardzo precyzyjnemu pomiarowi momentu magnetycznego, poprzez porównanie precesji mionów z częstotliwością ich okrążeń, badaczom udało się określić anomalny moment magnetyczny z precyzją 0,2 części na milion.
Warto wspomnieć, że miony, odkryte w 1937 roku, mają masę 207 razy większą od elektronów. Choć poza tym są z nimi identyczne – posiadają taki sam ładunek elektryczny oraz spin. Dokładne pomiary momentu magnetycznego zarówno elektronów, mionów, jak i cięższych cząstek, takich jak tau, należą do największych osiągnięć nauki. Obecnie moment magnetyczny elektronu znamy z precyzją do 11 miejsc po przecinku.
Można zapytać, jakie są praktyczne korzyści z tak dokładnych pomiarów, poza samym poznaniem wartości. Naukowcy podkreślają, że na tym poziomie precyzji miony mogą ujawnić wszelkie odstępstwa od Modelu Standardowego. Gdyby takie odchylenia zostały wykryte, oznaczałoby to, że nasz obecny opis fundamentalnych zasad wszechświata jest niepełny.
Chociaż najnowsze pomiary zwiększają dokładność danych, naukowcy twierdzą, że to wciąż za mało, by rozpocząć poszukiwania nowych cząstek. W przypadku elektronów potrzebne są wcześniejsze dane, aby poprawić teorię efektów hadronowych. Niestety, dwa dostępne eksperymenty nie dają zgodnych wyników. Dlatego precyzja pomiarów momentu magnetycznego mionu jest ograniczona. Mimo to wszystko zmierza w dobrym kierunku. Fizycy przewidują, że w ciągu trzech lat dokładność pomiarów poprawi się dwukrotnie, co może być kluczowe dla przyszłych odkryć.
Źródło: focus.pl
