1. SPIDER'S WEB
  2. Nauka
  3. Tech

Miony nie słuchają się Modelu Standardowego. Do listy czterech sił natury trzeba dopisać piątą

Miony nie słuchają się Modelu Standardowego. Do listy czterech sił natury trzeba dopisać piątą
439 interakcji
dołącz do dyskusji

Miony to bardzo nietrwałe cząstki elementarne, na wiele sposobów przypominające elektrony, ale charakteryzujące się 207 razy większą od nich masą. To właśnie one mogą doprowadzić do potężnego trzęsienia Ziemi w fizyce.

Po ponad dwóch dekadach badań, naukowcy z laboratorium FermiLab w Illinois potwierdzili uzyskane w 2001 r. w laboratorium w Brookhaven wyniki, wskazujące wyraźnie, że miony nie do końca przestrzegają znanych praw fizyki i zachowują się inaczej niż gdyby były rządzone tylko przez cztery znane siły natury.

Naukowcy z laboratorium akceleratora cząstek Fermi, w ramach eksperymentu Muon g-2 wprowadzali miony w magnetyczny pierścień i obserwowali ich ruch. Okazało się, że wibrują one w zupełnie nieprzewidywalny sposób, którego po prostu nie da się wytłumaczyć działaniem znanych cząstek i sił elementarnych zawartych w obowiązującym od 60 lat Modelu Standardowym. Wszystkie przewidywania teoretyczne oparte o znane cząstki i siły elementarne zgadzają się ze sobą, ale nie zgadzają się z wynikami obserwacyjnymi uzyskanymi tak teraz jak i dwie dekady temu, które z kolei zgadzają się ze sobą.

Co robi ten wredny mion?

Mówiąc najprościej miony zachowują się jak niewielkie magnesy obdarzone dwoma biegunami. Ruch takich magnesów zakłócany jest przez bezustannie pojawiające się i znikające cząstki kwantowe, wywołując tzw. anomalię mionową. Fizycy cząstek są w stanie przewidzieć wartość takiej anomalii uwzględniając w swoich obliczeniach wpływ wszystkich znanych obecnie cząstek fundamentalnych.

Wyniki eksperymentów prowadzonych w akceleratorze FermiLab wskazują jednak, że miony zachowują się inaczej niż powinny. Co więcej, taką samą „niesubordynacją” wykazywały się już 20 lat wcześniej w eksperymencie przeprowadzonym w Brookhaven.

Może to zatem wskazywać, że w swoim modelu pozwalającym na obliczenie anomalii mionowej, naukowcy nie uwzględniają jakiejś siły, lub jakichś innych cząstek elementarnych, o których istnieniu po prostu jeszcze nie wiemy. To właśnie te cząstki/siły fundamentalne mogą odpowiadać za odchylenie ruchu mionów od przewidywań opartych na Modelu Standardowym.

Czy zatem mamy do czynienia z przełomem?

Nie wiadomo. Już w 2001 roku fizycy odkryli taką samą anomalię, ale nie byli w stanie wtedy stwierdzić czy odkrycie nie jest tylko błędem pomiarowym. Teraz, w laboratorium FermiLab pojawiły się jednak dokładnie takie same odczyty jak w Brookhaven dwadzieścia lat temu, co sprawia, że prawdopodobieństwo tego, że wynik jest tylko aberracją czy błędem pomiarowym spadło do 1 do 40 000. W najbliższych latach jednak wynik ten będzie się zmieniał, bowiem jak dotąd naukowcy przeanalizowali dopiero 6 proc. danych obserwacyjnych uzyskanych w FermiLab.

Jeżeli faktycznie dalsze analizy i obserwacje będą się zgadzały z dotychczasowymi, będzie to oznaczało, że fizycy dotąd nie zauważali jeszcze jednej siły natury, i obok grawitacji, elektromagnetyzmu oraz oddziaływań silnych i słabych, będziemy mogli dopisać jeszcze jeden element. Odkrycie zupełnie nowej siły może wymusić zrewidowanie ogromnej części fizyki, od fizyki cząstek, po kosmologię.

Fizycy podchodzą do wyników z FermiLab z bardzo ostrożnym entuzjazmem. Choć wszyscy przyznają, że wyniki są niezwykle intrygujące, to wciąż oczekują z otwieraniem szampana na wyniki dalszych analiz, które faktycznie mogą za jakiś czas potwierdzić czy fizykom udało się odkryć zupełnie nowe drzwi w fizyce. W międzyczasie pojawiają się nawet artykuły wskazujące, że wyniki obserwacji wciąż zgadzają się z Modelem Standardowym.

Po cichu trzymam kciuki za to, aby faktycznie okazało się, że mamy do czynienia z czymś zupełnie nowym. Jestem przekonany, że naukowcy robią dokładnie to samo. Nie ma wszak w nauce nic lepszego, niż stanięcie w obliczu nowej zagadki.