Ученые из лаборатории Ферми (Fermilab) объявили, что они стали на шаг ближе к открытию пятой силы природы. Сейчас они нашли новые доказательства существования субатомной частицы, которая ведет себя иначе, чем предполагает современная физика.
В настоящее время известно, что в природе существуют четыре фундаментальные силы: гравитационная, электромагнитная, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие. Последние три силы объясняются с помощью стандартной модели физики элементарных частиц. Тем не менее исследователи предполагают, что может существовать пятая фундаментальная сила, которая действует на субчастицы, известные как мюоны. Они похожи на электроны, но в 200 раз тяжелее.
На Земле мюоны регистрируются в космических лучах. Они возникают в результате распада заряженных пионов, которые создаются в верхних слоях атмосферы. Однако мюоны очень нестабильны и существуют всего 2,2 микросекунды, после чего распадаются на другие частицы (электрон и два типа нейтрино). Также известно, что мюоны действуют как магниты и вращаются как волчок, в присутствии магнитного поля.
Исследователи годами изучали прецессионное («колебательное») движение мюонов в магнитных полях. Скорость колебания этой частицы, известная как «магнитный момент» описывается числом, которое физики называют силой G. Стандартная модель предсказывает, что «магнитный момент» мюона должен быть равен 2.
Чтобы измерить G-фактор, был создан пучок мюонов. Ученые направили его на магнит в форме пончика. Когда мюоны вращались вокруг кольца, детекторы вдоль его края регистрировали, насколько быстро они колеблются.
Последние измерения, полученные в результате эксперимента g-2, проведенного в Fermilab показали, что «магнитный момент» этой субчастицы сильнее примерно на 0,20 части на миллион. В связи с этим физики уверены, что они находятся на финальной стадии к открытию пятой силы.
По данным Вашингтонского университета, это новое измерение в два раза точнее предыдущего, опубликованного той же группой исследователей два года назад. В то время общая погрешность эксперимента составляла 0,7 части на миллион.
«Это измерение является невероятным экспериментальным достижением», — отметил представитель проекта Muon g-2 Питер Винтер. Он пояснил, что попытка «снизить систематическую неопределенность до этого уровня» была большой проблемой. По его словам, ученые не ожидали достичь этой цели настолько быстро.
