Linkovi

Fermilab i mioni: naznake nove fizike?


Michael Hoch, koordinator u detektoru čestica Compact Muon Solenoid (CMS), prati nadogradnju detektora piksela u Europskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN) u Cessyju u Francuskoj, 3. ožujka 2017.

Mioni - masivni, nestabilni rođaci elektrona – su izgleda mnogo magnetskiji nego što to predviđa standardni model fizike čestica. Ako se ovaj rezultat održi, mogao bi u konačnici donijeti velike promjene u teoretskoj fizici i otkriti postojanje potpuno novih temeljnih čestica.

Eksperiment Muon g-2 na Fermilabu potvrdio je u aprilu ove godine senzacionalne nalaze, prvi put najavljene 2001. godine, koji su pokazali da je magnetski moment miona - mjera magnetskog polja koje generira – možda nešto veći nego što je teorija predviđala.

Šta su mioni?

Mion ili muon je (eng. muon) je čestica „rođak“ elektrona, što znači da je također negativno naelektrisana čestica, da spada u grupu leptona, ali ima mnogo veću masu od elektrona, oko 207 puta veću. Nekad ga zovu i „debeli elektron“. Međutim, što je neka fundamentalna čestica veće mase, to je manje stabilna i teže ju je detektovati. Mion je detektovan 1936. u američkoj laboratoriji Caltech.

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.

Anomalija koja zbunjuje fizičare

Najzanimljivi dio priče oko miona jeste pitanje postojanja jedne vrste anomalije tzv. mionska anomalija dipolnog momenta, a odnosi se na problem mjerenja magnetskog dipolnog momenta miona. Čudna anomalija muči naučnike već nekoliko godina jer je u jednom eksperimentu primijećena razlika između izmjerene veličine magnetskog dipola i onog koji je predviđen Duracovom jednadžbom. Naime, u eksperimentu provedenom u Brookhaven nacionalnoj laboratoriji u New Yorku prije oko 20 godina, 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. Magnetni momenat je fundamentalno i inherentno svojstvo subatomskih čestica, a pročavanje ovog svojstva može biti indirektan dokaz za postojanje stvari koje današnja fizika trenutno ne poznaje.

Mion (Muon) g-2 eksperiment se odvijao u Nacionalnom laboratoriju Fermi („Fermilab“) u Bataviji, savezna država Illinois, a cilj mu je precizno izmjeriti magnetski dipol miona, posmatrajući ih u jakom u magnetskom polju. 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 veoma značajno i sigurno (prag iznosi 5 sigma).​

Komentari

XS
SM
MD
LG