Logo
Cover

7 апреля международная группа из 200 с лишним физиков-экспериментаторов с большим волнением объявила, что частица мюон проявляет больше магнетизма, чем предсказывает Стандартная модель. Если это так, то ученые получили недвусмысленный намек на существование неизвестной ранее частицы, что выходит за пределы Стандартной модели. Однако 14 физиков-теоретиков, перепроверив результаты коллег, считают, что эти предположения неверны, и причин для пересмотра Стандартной модели нет.

«Судя по нашим вычислениям, со Стандартной моделью все в порядке, — заявил Золтан Фодор, теоретик из Университета штата Пенсильвания, глава коллаборации Будапешт-Марсель-Вупперталь (BMW), которая опубликовала новые результаты. — Слишком рано выбрасывать предыдущие расчеты, результат десятилетий напряженных усилий». «Мы не можем тотчас забыть все, что мы знаем, и переключиться на единственный новый результат нового метода», — поддержал коллегу Кристоф Ленер, физик-теоретик из Университета Регенсбурга.

По законам квантовой механики и относительности, у мюона должен быть определенный магнетизм. Благодаря квантовой неопределенности, частицы и античастицы вокруг мюона постоянно то существуют, то нет. Эти «виртуальные» частицы невозможно наблюдать напрямую, но они могут влиять на свойства мюона, включая магнетизм, пишет Science.

Поэтому, когда физики из коллаборации Muon g-2 подтвердили, что мюон примерно на 2,5 миллионных долей более магнитный, чем утверждает Стандартная модель, они пришли в большое волнение.

Для того чтобы получить такой результат, ученым пришлось учесть тысячи способов, какими частицы могли бы влиять на поведение мюона. Один из них, адронная поляризация вакуума, особенно сложна и ограничивает точность всех вычислений. В ней мюон выделяет и реабсорбирует частицы адроны, которые состоят из кварков. Теория кварков и связывающего их сильного взаимодействия — квантовая хромодинамика — настолько объемна, что теоретики не могут рассчитать эффекты посредством обычной серии приближений. Вместо этого им приходится полагаться на данные ускорителей.

Есть, впрочем, и другой путь. Можно попытаться выполнить вычисления квантовой хромодинамики на суперкомпьютерах, если смоделировать континуум времени-пространства как решетку из отдельных точек, занятых кварками и глюонами. 12 лет назад теоретики доказали, что такой метод позволяет вычислить массы протона и нейтрона.

И теперь, за сотни миллионов часов процессорного времени группа Фодора получила расчет адронной поляризации вакуума и значение магнетизма мюона. Новый результат оказался всего на одну миллионную длю ниже экспериментального значения, о котором сообщали ученые из Muon g-2. Учитывая сложности вычислений, разница слишком мала, чтобы делать громкие заявления, считает Фодор.

На аномалию в поведении прелестных кварков натолкнулись физики одной из коллабораций Большого адронного коллайдера в ходе пятилетних наблюдений. Пока рано что-либо утверждать, но не исключено, что ученые наткнулись на частицу или взаимодействие, выходящее за рамки Стандартной модели.