Wissenschaftler haben gerade neue Erkenntnisse aus einem Experiment namens Muon g-2 enthüllt, das Antworten auf eine seltsame Diskrepanz zwischen theoretischen Vorhersagen und realen Tests und theoretischen Erwartungen von vor 20 Jahren geben soll. eine Pressemitteilung vom Fermilab des US-Energieministeriums.
Nach jahrzehntelangen Spekulationen wurde ein Experiment, das eine unerklärliche Abweichung vom Standardmodell zeigt, auf ein Konfidenzniveau von 4,2 Sigma angehoben - was bedeutet, dass es eine 1: 40.000-Chance hat, eine statistische Eigenart zu sein -, was der Sorge einiger mehr Stärke verleihtunerklärliche Teilchen oder Kräfte können für das übermäßige Wackeln von Myonen verantwortlich sein, das von der theoretischen Teilchenphysik nicht vorhergesagt wird.
Fermilabs Myon-G-2-Experiment enthüllte, dass etwas Seltsames mit der Realität passiert
"Heute ist ein außergewöhnlicher Tag, auf den nicht nur wir, sondern die gesamte internationale Physikgemeinschaft lange gewartet hat", sagte Graziano Venanzoni, Co-Sprecher des Muon g-2-Experiments, der auch Physiker am italienischen Nationalinstitut istfür Kernphysik, in einer Erklärung von der Entität. "Unseren jungen Forschern, die mit ihrem Talent, ihren Ideen und ihrer Begeisterung dieses unglaubliche Ergebnis erzielt haben, gebührt ein großer Verdienst."
Das Experiment umfasst Teilchen, die Myonen genannt werden - ähnlich wie Elektronen, aber 200-mal so groß wie die Masse. Sowohl Elektronen als auch Myonen haben Magnetfelder, die neue und grundlegende Informationen über die Teilchenphysik enthüllen können - und somit das Universum selbst . Seit Jahrzehnten arbeiten Wissenschaftler daran, eine tragfähige Theorie in der Teilchenphysik zu entwickeln, die als das Standardmodell - in der Lage, einige der Kräfte und Wechselwirkungen zu erklären, die die Bewegung und das Verhalten von Materie auf kleinsten Skalen bestimmen. Manchmal treten jedoch Lücken zwischen den experimentellen Befunden und dem Standardmodell auf.
Wenn Wissenschaftler Myonen in ein externes Magnetfeld einführen, beginnt der interne Magnet von Myonen zu "wackeln", was das Standardmodell erklärt. Ein Experiment des Brookhaven National Laboratory BNL des Energieministeriums DOE aus dem Jahr 2001 hat dies jedoch bewiesenDer Magnet eines Myons wackelt viel mehr als vorhergesagt - was auf die Möglichkeit hindeutet, dass ein neues Teilchen oder eine neue Kraft hinter den Kulissen wirkt und diese unvorhergesehene Eigenschaft erzeugt.
Die BNL-Ergebnisse behielten lange Zeit eine Fehlerquote von ungefähr drei Abweichungsstandards bei - als "Drei-Sigma" bezeichnet. Abweichung von den theoretischen Vorhersagen . Damit ein Befund als gültiger Durchbruch eingestuft werden kann, suchen Wissenschaftler nach einem Abweichungsgrad von fünf Sigma, was bedeutet, dass die Befunde eine Wahrscheinlichkeit von 1 zu 3,5 Millionen haben, auf einen Fehler zurückzuführen zu sein, anstatt auf eine tragfähige Entdeckung.
Supercomputer helfen Wissenschaftlern, das Standardmodell nach Antworten zu durchsuchen.
Das neue BNL-Experiment dient als doppelte Bestätigung der Anomalie selbst und zur Erhöhung des Konfidenzniveaus der Ergebnisse auf 4,2 Sigma - was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Diskrepanz ein statistischer Fehler ist, ungefähr 1 zu 40.000 beträgtist nicht stark genug, um die Beobachtung vollständig zu validieren, da sie die Fünf-Sigma-Schwelle nicht überschritten hat, und bestätigt den Konsens, dass etwas Seltsames und Unentdecktes das Magnetfeld von Myonen beeinflusst. Etwas jenseits des Standardmodells.
Ein anderes Papier in der Zeitschrift veröffentlicht Natur legt nahe, dass das magnetische Verhalten des Myons immer noch mit dem Standardmodell funktioniert - was bedeuten würde, dass wir keine neue Physik benötigen, um das übermäßige Wackeln zu erklären. Diese Studie verfolgt einen anderen Ansatz als Fermilab und basiert auf theoretischen Berechnungen durch Supercomputer, die über den europäischen Kontinent verstreut sind.Anstelle empirischer Ergebnisse. Ob die Antwort in der Theorie oder im Experimentieren liegt, beide Theorien erfordern mehr Arbeit, um die Fakten darüber einzugrenzen, was das Myon vorhat und wie sich dies auf unser wissenschaftliches Verständnis des physikalischen Universums auswirkt. Deshalb das FermilabDas Team betonte das frühe Stadium seines Muon g-2-Experiments mit Daten von größerer Genauigkeit, die in den kommenden Jahren eintreffen werden.
"Bisher haben wir weniger als 6% der Daten analysiert, die das Experiment letztendlich sammeln wird", sagte Co-Sprecher Chris Polly vom BNL Muon g-2-Experiment in der Erklärung des Fermilab des DOEDie Ergebnisse zeigen, dass es einen faszinierenden Unterschied zum Standardmodell gibt. Wir werden in den nächsten Jahren viel mehr lernen. "
Die Teilchenphysik entwickelt sich ständig weiter. Die Beschreibung der äußerst winzigen Welt der Myonen und Elektronen mit statistisch überprüften Wahrscheinlichkeiten macht uns jedoch auch zu einem langsamen, methodischen Prozess. Wir haben eine Ebene des Universums erreicht, auf der empirische Untersuchungen genauso sindschwierig wie das Rechnen - mit dem ersteren erfordern teure Maschinen wie CERN und Fermilab und letztere dringen in das Reich der Supercomputer vor. Und in den kommenden Jahren werden wir noch weiter über die gewöhnliche Welt der menschlichen Sinne hinausgehen, als die meisten sich vorstellen können.
Dies war eine bahnbrechende Geschichte und wurde regelmäßig aktualisiert, sobald neue Informationen verfügbar wurden.