Я часто пишу о том, что учёные усиленно ищут «новую физику» в | physħ — физика и космос

Я часто пишу о том, что учёные усиленно ищут «новую физику» в самых разных экспериментах. Современная так называемая стандартная модель элементарных частиц описывает все известные данные, однако, во-первых, она не является внутренне единой, поскольку состоит из нескольких частей, хотя и аналогичных по строению, но всё же лишь формально объединённых друг с другом, а во-вторых, не включает в себя гравитацию и не может объяснить феномены тёмного вещества и тёмной энергии. Поэтому-то учёные и стремятся найти какие-то признаки отклонения от Стандартной модели в экспериментах с элементарными частицами: такие исследования проводятся на Большом адронном коллайдере, на нескольких нейтринных детекторах, на детекторах частиц тёмного вещества типа XENON и LUX, в экспериментах с антивеществом и т. д.

Одним из таких экспериментов является измерение магнитного момента элементарной частицы, известной как мюон. Мюон представляет собой полный аналог электрона, только в 200 раз тяжелее. Так же, как и электрон, мюон заряжен, а кроме того является элементарным магнитиком, то есть несёт ненулевой магнитный момент. Магнитный момент элементарных частиц принято характеризовать так называемым g-фактором, и если бы не было квантовых флуктуаций вакуума, то и для электрона, и для мюона он равнялся бы двойке.

Известно, однако, что за счёт взаимодействия с нулевыми колебаниями вакуума, g-фактор отличается от двойки, и это отличие можно рассчитать в рамках Стандартной модели. Так вот, в экспериментах (называемых весьма оригинально Мюон g минус 2), проведённых в 1997—2001 годах и окончательно опубликованных в 2006 году, вдруг оказалось, что разность (g—2), измеренная у мюона, заметно отличается от этих расчётов. К сожалению, точности тех измерений было недостаточно для однозначного утверждения об открытии, поэтому с 2017 года аналогичный, но более точный эксперимент проводится в Фермилабе.

Почем я об этом пишу? Буквально вчера, вышла статья с результатами этого эксперимента, в которой подтверждаются результаты 2000-х годов, а суммарная точность измерения такова, что отличие от Стандартной модели достигло уровня 4,2 сигма, что соответствует вероятности случайного отклонения равной приблизительно 1/40000 — это ещё не открытие по строгим меркам физики элементарных частиц, но уже очень близко.

На это сообщение активно отреагировали теоретики, выложив за сутки на arxiv.org уже десятки работ, предлагающие различные варианты расширения Стандартной модели, которые давали бы нужное значение g—2. Для выбора верного нужны дополнительные измерения, и желательно, в экспериментах с другими частицами.

Чуть больше подробностей на N+1: https://nplus1.ru/news/2021/04/08/muon-g-2-first-results
Ссылка на оригинальную статью: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.141801