Fizikai džiūgauja: paslaptingos dalelės ir jėgos peržengia standartinio modelio ribas – tai gali būti visiškai nauja fizika

Miuonai yra krūvį turinčios dalelės, tad magnetiniame lauke ima suktis. Fizikai šį sukimąsi gali išmatuoti dėl precesijos – fenomeno, kuomet dalelės sukimosi ašis šiek tiek vinguriuoja.

Miuonų sukimosi magnetiniame lauke dažnį lemia jo sąveika su kitomis dalelėmis ir jėgomis – šis skaičius vadinamas g faktoriumi. Naudodami standartinį dalelių fizikos modelį, tyrėjai gali numatyti šį skaičių itin tiksliai.

Bet 2006 metais Brookhaveno nacionalinės laboratorijos Niujorke rezultatai pradėjo nesutapti su šiomis teorinėmis prognozėmis – miuonai sukosi šiek tiek greičiau, nei derėtų. Rezultatas nebuvo statistiškai pakankamai reikšmingas, kad paneigtų standartinį modelį, tačiau nerimą pasėjo.

Dabar Fermilab atlikti nauji eksperimentai ankstesnius rezultatus patvirtino. „Galėjome suklysti Brookhavene, ir Fermilab, kurios įranga kur kas tobulesnė, rezultatas būtų kitoks – tačiau to neįvyko,” sako William Morse iš Brookhaveno nacionalinės laboratorijos.

Šią anomaliją veikiausia sukelia kvantinės mechanikos fenomenas, vadinamosios virtualios dalelės.Tai dalelės ir antidalelės pora, dėl kvantinių rezultatų atsirandanti ir praktiškai iš karto išnykstanti. Trumpo savo egzistavimo metu jos gali paveikti realias daleles, pavyzdžiui, miuonus.

Kadangi šios virtualių dalelių poros yra atsitiktinės ir randasi iš paties erdvėlaikio, dalelės gali būti bet kokios. Kai kurios gali būti jau žinomos – tarkime, elektronas ir antimedžiaginis jo atitikmuo, pozitronas, bet kai kurios gali būti ir egzotiškesnės. „Atsiranda ir išnyksta ne tik žinomos dalelės, bet ir dar laukiančios savo atradimo,” sako Joe Price iš Liverpoolio universiteto, JK, esantis Fermilab komandoje.

Modeliuose, naudojamuose numatyti miuonų g faktorių, yra tik žinomų virtualių dalelių efektai – tad, su tais modeliais konfliktuojantys eksperimentai rodo dalelių ir tas daleles valdančių jėgų egzistavimą.

Fermilab rezultatai seka įkandin CERN dalelių laboratorijos LHC, netoli Ženevos, Šveicarijoje fizikų pranešimo apie aptiktas miuonų skilimo keistenybes . Price sako, kad šie du reiškiniai gali būti susiję. „Galbūt tai yra ta pati fizika tik kitu kampu, o gal tai skirtinga fizika.”

Kaip ir CERN matavimų atvejų, dar nėra pakankamai duomenų, kad būtų galima visiškai užtikrintai teigti, jog to neįmanoma paaiškinti be naujų dalelių ir jėgų už standartinio modelio ribų. Tačiau Fermilab tyrėjai įvertino dar tik maždaug dešimtadalį savo eksperimento duomenų ir toliau juos renka, taigi Price tvirtina netrukus galėsiantys pasakyti, ar šią anomaliją išties sukėlė egzotiškos dalelės, ar tai tik statistinio neužtikrintumo artefaktas. Šie papildomi mataviami taip pat gali susiaurinti tų egzotiškų dalelių savybių ratą.

Leah Crane
www.newscientist.com

Žurnalo nuoroda: Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.141801