دانشمندانی که در یک شتاب دهنده ذرات در نزدیکی شیکاگو کار می کنند ممکن است در آستانه کشف نیروی جدیدی در طبیعت باشند که می تواند درک ما از جهان را متحول کند.
به گزارش تکناک، آنها شواهد بیشتری یافته اند مبنی بر اینکه میون ها (ذرات ریز زیر اتمی)، آن گونه که نظریه فیزیک فعلی انتظار می رود، رفتار نمی کنند. یک تیم بین‌المللی از دانشمندان که بر روی پروژه آزمایشی Muon g-2 در آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی فرمی وزارت انرژی ایالات متحده کار می‌کنند، نتایج به روز شده مورد انتظار را در روز پنجشنبه در یک بیانیه مطبوعاتی اعلام کردند.
نتایج جدید، اولین یافته آنها را در آوریل 2021 تقویت می کند و تضاد قابل توجهی بین آنچه نظریه ها می گویند و آنچه آزمایش پس از 20 سال کار نشان می دهد ایجاد می کند. نتایج در مجله Physical Review Letters ارائه شده است.
میون چیست؟
میون‌ها ذرات بنیادی مشابه الکترون‌ها هستند اما جرمی حدود 200 برابر بیشتر دارند. مانند الکترون‌ها، میون‌ها دارای یک آهنربای داخلی کوچک هستند که در حضور میدان مغناطیسی مانند محور یک فرفره میچرخند. سرعت حرکت تقدیمی(سرعت پیچیدن و تغییر جهت‌گیری محور جسمی چرخان (precession speed)) در یک میدان مغناطیسی معین به گشتاور مغناطیسی میون بستگی دارد که معمولاً با حرف g نشان داده می شود. در سطحی ترین لایه، نظریه پیش بینی می کند که g باید برابر با 2 باشد.
با این حال، در آزمایشی به نام g-2 (g منهای دو)، محققان از آهن‌رباهای قدرتمند و ابررسانا استفاده کردند تا میون‌ها را هنگامی که دور یک حلقه 15 متری با سرعتی نزدیک به نور در حرکت بودند، بتابانند.
نتایج نشان داد که میون‌ها سریع‌تر از مدل استاندارد تکان می‌خورند که بهترین نظریه برای توصیف دنیای زیر اتمی است.
یک محقق برجسته در این پروژه، پروفسور گرازیانو ونانزونی از دانشگاه لیورپول، به بی بی سی گفت که یک نیروی جدید ممکن است باعث این پدیده شود. او آن را «نیروی پنجم» نامید و گفت که این یک کشف اسرارآمیز و مهم است که چیز جدیدی را در مورد جهان آشکار می کند.
یافته ها هنوز قطعی نیستند، زیرا معناداری آماری آن ها 4.2 سیگما است، به این معنی که یک در 40000 احتمال وجود دارد که به دلیل نوسانات تصادفی باشد. استاندارد علمی برای یک کشف جدید 5 سیگما است، که به معنای یک در 3.5 میلیون احتمال اشتباه است.
سخنگوی پروژه Muon g-2، پیتر وینتر، تحسین خود را از دستاورد اندازه گیری گشتاور مغناطیسی میون با چنین سطح پایینی از عدم قطعیت سیستماتیک، که انتظار نمی رفت به این زودی محقق شود، ابراز کرد.
این تیم امیدوار است با جمع‌آوری داده‌های بیشتر و کاهش عدم قطعیت در اندازه‌گیری‌های خود، به آن سطح از اطمینان برسند.
آزمایش رقیب در برخورد دهنده های درونی بزرگ
آنها همچنین با یک آزمایش مشابه در برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC) در اروپا رقابت دارند و به دنبال نشانه هایی از فیزیک جدید فراتر از مدل استاندارد هستند.
دکتر میتش پاتل از امپریال کالج لندن، که بخشی از آزمایش LHC است، گفت که یافتن شواهدی که با مدل استاندارد در تضاد هستند، یک پیشرفت مهم در فیزیک خواهد بود.
مدل استاندارد بیش از 50 سال آزمایش شده است و از تمام چالش های آزمایشی جان سالم به در برده است. پیدا کردن چیزی که این مدل استاندارد نتواند توضیح دهد، تحول آور خواهد بود.
مدل استاندارد نمی تواند بسیاری از پدیده های مشاهده شده در جهان مانند شتاب کهکشان ها به دلیل انرژی تاریک یا چرخش کهکشان ها به دلیل ماده تاریک را توضیح دهد. این نیروها و ذرات مرموز بخشی از مدل استاندارد نیستند.
