Експеримент проводили в Національній прискорювальній лабораторії Фермі Міністерства енергетики США (Fermilab).

Мюони – частинки, які дуже схожі на електрони, але приблизно у 200 разів масивніші. У електронів і мюонів є магнітні поля, які можна використовувати для збору інформації про фізику елементарних частинок в цілому. Вчені розробили теорію під назвою “Стандартна модель фізики елементарних частинок”, яка пояснює багато сили й взаємодії, які керують поведінкою матерії в дуже малих масштабах. Але іноді вчені знаходять прогалини між “Стандартною моделлю” і експериментальними результатами, як у Fermilab.

Близько 20 років вчені проводили аналогічні досліди на прискорювачі AGS в американській Брукхейвенській національній лабораторії. Тоді вони вказали, що мюони обертаються в магнітному полі швидше, ніж це передбачає теорія.

Після цього 20 років фізики перевіряли ці результати на інших установках.

Проєкт Muon g-2, стартував у 2017 році. Близько десяти років тому в Fermilab перевезли магніт і деякі інші компоненти AGS.

За перший рік роботи, у 2018 році, експеримент Fermilab зібрав більше даних, ніж всі попередні експерименти з g-фактором мюонів разом узяті. У співпраці з більш ніж 200 вченими з 35 інститутів в семи країнах колаборація Muon g-2 завершила аналіз руху понад 8 мільярдів мюонів з цього першого запуску.

На сьогодні вірогідність отриманих результатів становить 4,2 сигми, для повної впевненості вченим потрібно досягти показника в 5 сигма.

Фізики, що працюють на колайдері, виявили дуже рідкісний випадок розпаду частинок.

“Ми двадцять років чекали цього результату. Він критично важливий для розуміння того, що саме було причиною розходження у вимірах 20-річної давності й прогнозах Стандартної моделі. Ми подвоїли точність вимірювань і не знайшли нічого, що суперечило б минулих результатів. Це дає великі надії на відкриття “нової фізики” в поведінці мюонів”, – сказано в дослідженні.

Це ще один крок, який підтверджує існування “нової фізики” за межами Стандартної моделі – теорії, яка описує більшу частину взаємодій всіх відомих елементарних частинок. Спочатку вчені сказали про нестандартну “намагніченості” мюона.

Напередодні інша група вчених опублікувала в журналі Nature статтю, в якій передбачається, що магнітну поведінку мюона відповідає Стандартної моделі й що для пояснення його властивостей може не знадобитися нова фізика. Це дослідження сильно відрізняється від підходу Fermilab, оскільки воно засноване на теоретичних розрахунках, проведених на суперкомп’ютерах, розташованих по всій Європі, а не на експериментальних результатах.

“Ми проаналізували менш як 6% даних, які в кінцевому підсумку збере експеримент”, – сказав Кріс Поллі, спікер експерименту з Muon g-2.

Вже завершено другий і третій запуски. Четвертий триває зараз, а п’ятий – заплановано.

  • Астрономи опублікували зовсім нове зображення надмасивної чорної діри в центрі галактики M87.