Wkrótce aktualizacja praw fizyki? Te cząstki elementarne nie zachowują się tak, jak przewidywaliśmy

Wstępne wyniki dwóch eksperymentów sugerują wyniki z których wynika, że dotychczasowe rozumienie podstawowych praw fizyki może ulec zmianie. Wszystko przez miony, nietrwałe cząstki elementarne, których zachowanie zdziwiło naukowców.

Miony są bardzo nietrwałymi cząstkami elementarnymi, które w jakiś sposób przypominają elektrony, ale mają od nich większą masę (o 207 razy).

Naukowcy z FermiLab już w 2001 roku zaobserwowali, że miony zachowują się tak, jakby nie dotyczyły ich znane prawa fizyki. Ściślej, ich zachowanie nie zależało od żadnej ze znanych nam sił. Teraz uczeni z Brookhaven uzyskali dokładnie takie same wyniki, jak ich koledzy sprzed 20 lat.

Dwie dekady temu w laboratorium akceleratora cząstek Fermi przeprowadzono eksperyment Muon g-2, który polegał na wprowadzeniu mionów w zakres oddziaływania magnetycznego pierścienia. Z obserwacji naukowców wynikało, że zachowanie cząstek elementarnych nie podlega jakiemukolwiek porządkowi, który wynikałby z obowiązującego w fizyce od 60 Modelu Standardowego.

Najnowsza obserwacja cząstek nie zgadza się z rzeczonym modelem, ale idealnie pasuje do wniosków sprzed 20 lat.

Miony (w uproszczeniu) zachowują się jak magnesy, których dwa bieguny zakłócane są przez cząstki kwantowe. Zjawisko to nazywane jest anomalią mionową. Fizycy są w stanie przewidzieć, jak będzie wyglądała taka anomalia na podstawie teoretycznego modelu. Znając zachowanie cząstek elementarnych wynik takiego przewidywania powinien być tylko formalnością.

Jednak w przypadku mionów model teoretyczny zawiódł, a wyniki eksperymentu pokazały coś zupełnie innego. Co to oznacza?

Uczeni są zdania, że Model Standardowy nie uwzględnia jakiejś siły, która może wpływać na cząstki i ich nieprzewidywalne zachowanie. Może być to „piąta” siła, po znanych nam czterech innych oddziaływaniach (elektromagnetycznym, grawitacyjnym, silnym i słabym).

„Nowe cząstki i nowa fizyka mogą wykraczać poza zakres naszych badań” - powiedział fizyk cząstek elementarnych z Wayne State University Alexey Petrov. "To kuszące” – dodał.

Jaki jest jednak ostateczny wynik eksperymentu przekonamy się za jakiś czas. Do tej pory naukowcy przeanalizowali dopiero 6% danych, które napłynęły z eksperymentu przeprowadzonego w FermiLab. Badanie z Brookhaven pozwoliło oszacować, że jeśli tamto badanie było obarczone błędem wynikającym z niedoskonałości aparatury, to prawdopodobieństwo wystąpienia takiej pomyłki wynosi 1 do 40 000.

Pozostaje czekać na wyniki kolejnych eksperymentów i szlifowanie obecnego wyniku przez analizę kolejnych danych. Jeśli okaże się, że na miony faktycznie oddziałuje nieznana nam siła, to konieczne może być zrewidowanie olbrzymiej części fizyki.

„Sądzimy, że cały czas możemy pływać w morzu cząstek, które po prostu nie zostały bezpośrednio odkryte” - powiedział Chris Polly, jeden z głównych naukowców eksperymentu Fermilab na konferencji prasowej. „Mogą istnieć potwory, których jeszcze nie wyobrażaliśmy sobie, wyłaniające się z próżni i wchodzące w interakcje z naszymi mionami, co daje nam możliwość ich zaobserwowania i zbadania” – skomentował metaforycznie badacz.