ผลลัพธ์ fermilab ที่คาดว่าจะเพิ่มความแข็งแกร่งให้กับหลักฐานสำหรับฟิสิกส์ใหม่เอี่ยม

ผลลัพธ์ที่รอคอยมานานจากอเมริกาFermi National Accelerator Laboratory ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์อนุภาคและเครื่องเร่งความเร็วเป็นที่รู้จักกันดีในชื่อ Fermilab ได้เสริมความแข็งแกร่งให้กับหลักฐานสำหรับฟิสิกส์ใหม่เอี่ยมโดยการแสดงอนุภาคพื้นฐานที่ไม่ประพฤติตัวในแบบที่ทำนายโดยทฤษฎีที่ดีที่สุดของเรา

การทดลอง Muon G-2 ได้ประกาศผลลัพธ์แรกและยืนยันการสังเกตก่อนหน้านี้อย่างอิสระ การทำงานร่วมกันพบว่าค่าที่วัดได้ของช่วงเวลาแม่เหล็ก Muon นั้นแตกต่างจากแบบจำลองมาตรฐานที่คาดการณ์ไว้ ผลการวิจัยได้มาถึงเกณฑ์ความไม่แน่นอนของซิกม่า 4.2 ใกล้กับระดับ "มาตรฐานทองคำ" ของความมั่นใจในหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ของ 5 sigmas แต่ยังไม่ค่อยมี มันยังคงหมายความว่ามีโอกาส 3-in-100,000 ที่นี่เป็นความบังเอิญ

ในขณะที่ยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างแน่นอนการค้นพบนี้เป็นหลักฐานที่แข็งแกร่งที่สุด แต่ไม่เพียง แต่มีฟิสิกส์ที่ไม่รู้จัก แต่เรารู้ว่าเป็นสถานที่ที่ดีมากสำหรับสถานที่ที่จะเริ่มมองหามันซึ่งน่าตื่นเต้นมาก

“ วันนี้เป็นวันพิเศษที่รอคอยมานานไม่เพียง แต่เรา แต่โดยชุมชนฟิสิกส์ระหว่างประเทศทั้งหมด”พูดว่าGraziano Venanzoni ผู้ร่วมสนับสนุนการทดลอง Muon G-2 และนักฟิสิกส์ที่สถาบันฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งชาติอิตาลี “ เครดิตจำนวนมากไปที่นักวิจัยรุ่นเยาว์ของเราที่มีความสามารถความคิดและความกระตือรือร้นของพวกเขาทำให้เราได้รับผลลัพธ์ที่เหลือเชื่อนี้”

การทดลอง Muon G-2 ได้ทำการตรวจสอบโมเมนต์ไดโพลแม่เหล็กที่ผิดปกติของ Muon ซึ่งเป็นอนุภาคที่คล้ายกับอิเล็กตรอน แต่มีขนาดใหญ่กว่า 207 เท่า การทดลองวัดว่าแม่เหล็กภายในของมูอนนั้นแข็งแกร่งเพียงใดสิ่งที่เรามีการคาดการณ์ที่ชัดเจนจากทฤษฎี แต่การวัดก่อนหน้านี้เสนอคำแนะนำของค่าที่แตกต่างจากที่คาดไว้มาก

มีบางห้องสำหรับความไม่แน่นอนดังนั้นความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการวัดเป็นเพียงความบังเอิญทางสถิติ หรือการทดลองและ/หรือการวิเคราะห์มีปัญหาที่ไม่รู้จัก สิ่งที่น่าตื่นเต้นที่สุดคือคำอธิบายสุดท้าย: การค้นพบนั้นเกิดจากกองกำลังหรืออนุภาคที่ไม่ได้คาดการณ์ไว้ในทฤษฎีของเรา

เพื่อให้เข้าใจอย่างชัดเจนว่าเกิดอะไรขึ้นนักฟิสิกส์ต้องย้ายการทดลองประมาณ 5,000 กิโลเมตร (3,200 ไมล์) ทั่วอเมริกา ผลลัพธ์ดั้งเดิมที่ประกาศย้อนกลับไปในปี 2549 มาจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Brookhaven ในลองไอส์แลนด์นิวยอร์ก แต่นักวิจัยต้องการเครื่องเร่งความเร็ว Muon ที่ใหญ่กว่า Fermilab ในชิคาโกมีหนึ่งดังนั้นพวกเขาจึงตัดสินใจย้ายการทดลองที่นั่นเพราะมันจะถูกกว่าการสร้างตัวเร่งความเร็วใหม่

แม่เหล็กไฟฟ้าขนาดใหญ่ของ Muon G-2 ลงไปที่ฟลอริดาจากนั้นผ่านแม่น้ำเทนเนสซี-ทอมบิกบี้และแม่น้ำอิลลินอยส์จนกระทั่งถึงชิคาโก

การทดลองที่ fermilabเริ่มต้นในปี 2560และกินเวลาประมาณสามปี โดยรวมแล้ววิเคราะห์ 8 พันล้านมูอน, ข้อมูลมากกว่าการทดลองดั้งเดิม 21 เท่าซึ่งนำไปสู่การวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น 10,000 เท่า และนี่เป็นเพียงการทดลองครั้งแรกเท่านั้น ข้อมูลจากการรันสองและสามกำลังถูกวิเคราะห์ในขณะที่การรันครั้งที่สี่กำลังดำเนินการอยู่

“ หลังจาก 20 ปีที่ผ่านมาตั้งแต่การทดลอง Brookhaven สิ้นสุดลงมันเป็นเรื่องน่ายินดีที่ได้แก้ไขความลึกลับนี้ในที่สุด” Chris Polly นักวิทยาศาสตร์ Fermilab กล่าวซึ่งเป็นผู้ร่วมสนับสนุนสำหรับการทดลองในปัจจุบันและเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา “ จนถึงตอนนี้เราได้วิเคราะห์ข้อมูลน้อยกว่า 6 เปอร์เซ็นต์ที่การทดลองจะรวบรวมในที่สุดแม้ว่าผลลัพธ์แรกเหล่านี้จะบอกเราว่ามีความแตกต่างที่น่าสนใจกับโมเดลมาตรฐานเราจะได้เรียนรู้มากขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า”