Muon g-2 eksperiment postavlja nove omejitve na prepovedano lastnost muonov

Znanstveniki, ki delajo na eksperimentu Muon g-2 v Fermilab, so objavili novo omejitev na redko lastnost muonov, znano kot električni dipolni moment (EDM).

Ta je bila zaključena z velikimi napovedi v zvezi z magnetno anomalijo muona. Zdaj so raziskovalci z uporabo iste infrastrukture in podatkov obrnili pozornost na drugo potencialno lastnost muona: njegov EDM. Eksperiment vključuje pošiljanje žarkov anti-muonov v superprevodni magnetni skladiščni prstan, kjer potujejo s hitrostjo blizu svetlobe. Ti delci razpadajo po tem, ko se njihova življenjska doba podaljša z relativističnimi učinki, kar znanstvenikom omogoča podrobno preučevanje njihovega obnašanja. Detektorji, ki obkrožajo prstan, zajamejo razpadne proizvode in zagotavljajo vpogled v gibanje muonov in interakcije z magnetnimi in električnimi polji.

EDM je merilo ločevanja pozitivnih in negativnih nabojev znotraj delca. Če bi bil prisoten, bi nakazoval kršitev nekaterih temeljnih simetrij v fiziki, ki bi lahko ponudile namige za neravnovesje med snovjo in antimaterijo, ki se opazuje v vesolju.

"Če vse to nastavite in prilagodite vse parametre poskusa, da bi čim bolje izmerili magnetni dipolni moment, obstaja tudi naključno neka občutljivost na električni dipolni moment", je dejal. "Muon g-2 eksperiment temelji na prejšnji različici, ki je bila izvedena v Brookhaven National Laboratory, ki se je končala leta 2001.

Odkrivanje celo majhnega EDM v fundamentalnem delcu bi lahko zagotovilo dokaze o novih fizikalnih pojavih, ki presegajo standardni model. Sam standardni model napoveduje, da bi bil EDM muona premajhen, da bi ga lahko izmerili s sedanjo tehnologijo. Tako bi katera koli ugotovljena vrednost, ki ni nič, signalizirala obstoj neznanih sil ali delcev, ki vplivajo na obnašanje muona. Gavin Hesketh, še en vodja analize EDM z Univerze v Liverpoolu, je poudaril, da je glavni poudarek eksperimenta g-2 na novi fiziki, ki ni povezana z asimetrijo snovi in antimaterije.

Sposobnost poskusa za raziskovanje EDM izhaja iz ekstremnih pogojev, pod katerimi se preučujejo muoni. Njihove relativistične hitrosti povečujejo njihovo življenjsko dobo in električna polja, ki jih doživljajo, kar povečuje verjetnost zaznavanja celo drobnih učinkov EDM. To izboljšanje omogoča raziskovalcem, da preizkusijo teorije, ki napovedujejo odstopanja od standardnega modela.

Raziskovalci pričakujejo, da bodo prihajajoče analize še naprej premetavale meje tega, kar je mogoče izmeriti z aparatom Muon g-2. Medtem ko se sodelovanje pripravlja na objavo podrobnejših ugotovitev, fiziki po vsem svetu čakajo na posledice teh rezultatov za naše razumevanje temeljnih delcev in zakonov, ki jih urejajo.