 |
| Fermilab |
Fermi nacionalna laboratorija- "Fermilab", smještena u Bataviji, savezna
država Illinois, pokrenula eksperiment
Mion g-2 (Muon g-2 experiment). Cilj eksperimenta je saznati nešto više o
prirodi jedne, u istraživanjima pomalo zapostavljene čestice, miona. Eksperiment je počeo 2017. kada sam i prvi put pisala o tome u ovom tekstu, koji je sad apdejtovan, osvježen novim saznanjima i rezultatima eksperimenta.
Kako bi izbjegao podsvjesno upravljanje najnovijim rezultatima, Muon g-2 radi na satu koji otkucava na frekvenciji poznatoj samo dvoje pouzdanih zaposlenika laba. Nakon što se analiza završila, oni su otkrili ključ za pretvaranje sata u realno vrijeme, što je odredilo da li se zasta radi o nekoj anomaliji.
Mion je (eng. muon) je „rođak“ elektrona i nekada ga zovu "debeli elektron", što znači da je također negativno
naelektrisana čestica, da spada u grupu leptona, ali ima mnogo veću masu od
elektrona - čak oko 207 puta veću. Mioni, kao i elektroni, imaju necjelobrojni spin koji iznosi 1/2 ili
-1/2 i sve te osobine svrstavaju i mione u fermione, čestice koje se povinuju
Fermi-Duracovoj statistici.
Prema Standardnom modelu, mioni spadaju u II generaciju čestica:
Mioni su vrlo
korisni nauci. Ove čestice, za koje se procjenjuje da ih oko 10 000 svake
minute pogodi jedan kvadratni metar Zemljine površine, više puta su bile
neopjevani heroji nauke. Naučnici su razvili vrlo osjetljive detektore miona za
upotrebu u akceleratorima čestica te za analizu vulkana. Jedan takav detektor
je korišten i za analizu struktura u nuklearci Fukushima. 2015. godine naučnici
sa Univerziteta u Nagoji su unutar Keopsove piramide, u Kraljičinoj sobi, postavili nekoliko mionskih detektora, i
pomoću miona otkrili još jednu prostoriju u ovom objektu. Također, mioni su
iskorišteni za eksperimentalni dokaz dilatacije vremena.
Najzanimljivi dio priče o miona jeste pitanje postojanja jedne vrste
anomalije tzv. mionska anomalija dipolnog momenta, koja predstavlja razliku
između izmjerenog magnetskog dipola i onog koji je predviđen Duracovom
jednadžbom. Naime, u eksperimentu provedenom u Brookhaven nacionalnoj
laboratoriji u New Yorku prije oko 20 godina (eksperiment je trajao od 1997. do 2001., otkriveno je kako je magnetni
momenat miona daleko veći od teoretski predviđenog. Jedno od objašnjenja za
postojanje ove anomalije jeste postojanje nekih virtuelnih čestica koje nisu
poznate u Standardnom modelu. Moguće je da se radi o supersimetričnim česticama, a moguće je i da mion nije kompozitna čestica, kavom je sada predstavljamo. Moguće je i da je u pitanju statistička greška.
Magnetni momenat je fundamentalno i inherentno svojsto subatomskih čestica,
a pročavanje ovog svojstva može biti indirektan dokaz za postojanje stvari koje
današnja fizika trenutno ne poznaje. Ukoliko se pokaže da je mionska anomalija
uzrokovana interakcijom sa nekom nepoznatom vrstom čestica, to bi značilo da
postoji fizika izvan okvira Standardnog modela, a samo jedna od opcija je supersimetrija.
Međutim, također se može pokazati kako je anomalija statistička greška,
nepravilnost u kalkulaciji unutar okvira Standardnog modela, do koje je došlo
usljed postojanja velikog broja varijabli i vrlo kompleksnih efekata
interakcije poznatih čestica. Cilj Mion g-2 eksperimenta u Fermilabu bio je
ponoviti Brookhaven eksperiment sa mnogo preciznijim detektorima i
kalkulacijama.
U aprilu 2021. godine eksperiment Muon g-2 pokazao je senzacionalne nalaze, prvi put najavljene 2001. godine, koji su pokazali da je magnetski moment miona nešto veći nego što je teorija predviđala. Rezultati su izuzetno ohrabrujući za one koji se nadaju otkriti druge čestice.
Eksperimentalna vrijednost za magnetski dipol miona iz ovog eksperimenta,
objavljena u časopisu Physical Review Letters, odstupa od teoretskog proračuna za samo malu vrijednost (.00000000251) i ima
statističku značajnost od 4.2 sigma standardne devijacije, što je blizu praga da
to bude statistički vema značajno i sigurno (prag iznosi 5 sigma). Većini nas
laika se ova brojka može učiniti beznačajno, ali za fizičare, radi se o veoma
uzbudljivom otkriću jer i ta mala veličina može biti znak neke nove fizike ili bolje
rečeno,dopune postojeće fizike i proširenje vidika.
Ali, treba biti oprezan s najavama „nove fizike“: standardna devijacija je još ispod praga i
ovo su tek naznake da bi nešto moglo postojati, neki novi smjer u fizici, ali
ne i da postoji. Fizičare bi mnogo obradovalo ako se ispostavi da je anomalija
stvarna, jer bi to donijelo novi dašak ideja u polje izike čestica. Čak i oni
koji su skeptični prema ovim nalazima, vide rezultat Fermilabovog eksperimenta
kao nadu da će se nešto novo možda desiti. U godinama koje dolaze, radiće se
još preciznija mjerenja i istraživati problem te će vrijeme koje dolazi za
fizičare vjerovatno biti uzbudljivo.
Još o mionima pronađite na ovim linkovima:
Jako zanimljiv strip o mionu i magnetskom dipolu miona https://physics.aps.org/articles/v14/47
https://www.bug.hr/znanost/nova-fizika-ili-g-2-tocka-preokreta-ni-jedno-ni-drugo-20587
https://www.scientificamerican.com/article/long-awaited-muon-measurement-boosts-evidence-for-new-physics/
Primjedbe
Objavi komentar