Muonii, o nouă forță a naturii care nu se comportă așa cum se așteptau fizicienii. Savant: „Totul se reduce la un număr unic”

Oamenii de ştiinţă sunt tot mai aproape de descoperirea existenţei unei noi forţe a naturii. Aceştia au găsit mai multe dovezi că unele particule subatomice, numite muoni, nu se comportă aşa cum prezice teoria actuală a fizicii subatomice.

Cercetătorii cred că o forţă necunoscută ar putea acţiona asupra muonilor, potrivit The New York Times.

Pe 24 iulie, o echipă numeroasă de cercetători s-a reunit la Liverpool pentru a dezvălui un singur număr legat de comportamentul muonului, o particulă subatomică care ar putea deschide un portal către o nouă fizică a universului nostru.

Toți ochii erau ațintiți pe ecranul unui computer în timp ce cineva a tastat un cod secret pentru a elibera rezultatele.

Primul număr care a apărut a fost întâmpinat cu exasperare: multe gâfâituri îngrijorătoare.

Dar, după un calcul final, „a existat o expirație colectivă pe mai multe continente”, a spus Kevin Pitts, un fizician la Virginia Tech, care se afla la cinci ore distanță, participând virtual la întâlnire.

Noua măsurătoare se potrivea exact cu ceea ce fizicienii calculaseră cu doi ani în urmă – acum cu o precizie de două ori mai mare.

Așa vine cel mai recent rezultat al Muon g-2 Collaboration, care derulează un experiment la Fermi National Accelerator Laboratory, sau Fermilab, din Batavia, Illinois, pentru a studia mișcarea deviantă a muonului.

Măsurătoarea, anunțată publicului și transmisă revistei Physical Review Letters, îi aduce pe fizicieni cu un pas mai aproape de a afla dacă există mai multe tipuri de materie și energie care compun universul decât au fost contabilizate până acum.

„Totul se reduce într-adevăr la acel număr unic”, a spus Hannah Binney, un fizician la Laboratorul Lincoln al Institutului de Tehnologie din Massachusetts, care a lucrat la măsurarea muonilor în calitate de student absolvent.

Oamenii de știință pun la încercare Modelul Standard, o mare teorie care cuprinde toate particulele și forțele cunoscute ale naturii.

O nouă fizică la orizont: fizica muonilor

Deși Modelul Standard a prezis cu succes rezultatul a nenumărate experimente, fizicienii au bănuit de mult că cadrul său este incomplet.

Teoria nu reușește să țină seama de gravitație și, de asemenea, nu poate explica materia întunecată (care ține universul nostru împreună) sau energia întunecată.

• Oscilaţia ciudată a unei particule subatomice numite muon în cadrul unui experiment de laborator din SUA îi face pe oamenii de ştiinţă să suspecteze din ce în ce mai mult că le lipseşte ceva în înţelegerea fizicii – poate o particulă sau o forţă necunoscută.

Rude ale electronului, muonii sunt instabili, supraviețuind doar două milionimi de secundă înainte de a se degrada în particule mai ușoare.

De asemenea, acţionează ca nişte magneţi mici: dacă se plasează un muon într-un câmp magnetic, se va clătina.

Viteza acelei mișcări depinde de o proprietate a muonului numită moment magnetic, pe care fizicienii o abrevierează ca g.

În teorie, g ar trebui să fie exact egal cu 2. Dar fizicienii știu că această valoare este zdrobită de „spuma cuantică” a particulelor virtuale care intră și ies din existență și împiedică spațiul gol să fie cu adevărat gol.

Aceste particule tranzitorii modifică viteza de balansare a muonului. Evaluând toate forțele și particulele din modelul standard, fizicienii pot prezice cât de mult g va fi compensat. Ei numesc această abatere g-2.

Dar dacă există particule necunoscute în joc, măsurătorile experimentale ale lui g nu se vor potrivi cu această predicție.

„Și asta este ceea ce face muonul atât de interesant de studiat”, a spus dr. Binney. „Este sensibil la toate particulele care există, chiar și la cele despre care nu știm încă.”

Orice diferență între teorie și experiment, a adăugat ea, înseamnă că o nouă fizică este la orizont.

Pentru a măsura g-2, cercetătorii de la Fermilab au generat un fascicul de muoni și l-au îndreptat într-un magnet în formă de gogoașă cu diametrul de aproximativ 17 metri.

În timp ce muonii alergau în jurul inelului, detectoarele de-a lungul marginii acestuia au înregistrat cât de repede se clătinau.

Foto: Pixabay – Gerd Altmann