เซ็กซี่บาคาร่า สนามแม่เหล็กของ Muon อาจบ่งบอกถึงการสลายตัวของแบบจำลองมาตรฐานทางฟิสิกส์

เซ็กซี่บาคาร่า สนามแม่เหล็กของ Muon อาจบ่งบอกถึงการสลายตัวของแบบจำลองมาตรฐานทางฟิสิกส์

เซ็กซี่บาคาร่า การวัดที่คาดหวังไว้สูงช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับกรณีที่มิวออนทำงานอย่างไม่คาดคิดคุณสมบัติแม่เหล็กลึกลับของอนุภาคย่อยที่เรียกว่ามิวออน (muons) บอกเป็นนัยว่าอนุภาคพื้นฐานใหม่อาจซ่อนตัวอยู่โดยที่ยังไม่มีใครค้นพบ

ในการทดลองที่แม่นยำอย่างละเอียดถี่ถ้วน การหมุนรอบของมิวออนในสนามแม่เหล็กดูเหมือนจะขัดต่อการคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค ซึ่งอธิบายอนุภาคและแรงพื้นฐานที่รู้จัก ผลลัพธ์ที่ได้ช่วยเสริมหลักฐานก่อนหน้านี้ว่ามิวออน ซึ่งเป็นญาติของอิเล็กตรอนหนัก มีพฤติกรรมอย่างไม่คาดคิดนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี Bhupal Dev จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์กล่าวว่า “มันเป็นเรื่องใหญ่มาก “นี่อาจเป็นสัญญาณที่รอคอยมานานของฟิสิกส์ใหม่ที่เราหวังไว้”

พฤติกรรมที่ไม่เหมาะสมของ Muons 

อาจชี้ให้เห็นถึงการมีอยู่ของอนุภาคชนิดใหม่ที่เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางแม่เหล็กของมิวออน Muons มีลักษณะเหมือนแม่เหล็กขนาดเล็ก ซึ่งแต่ละอันมีขั้วเหนือและใต้ ความแรงของแม่เหล็กนั้นปรับแต่งโดยอนุภาคควอนตัมชั่วคราวที่พุ่งเข้าและออกจากการดำรงอยู่อย่างต่อเนื่อง โดยปรับสนามแม่เหล็กของมิวออนด้วยปริมาณที่เรียกว่าความผิดปกติทางแม่เหล็กของมิวออน นักฟิสิกส์สามารถทำนายค่าของความผิดปกติทางแม่เหล็กได้โดยพิจารณาจากการมีส่วนร่วมของอนุภาคที่รู้จักทั้งหมด หากมีอนุภาคพื้นฐานซ่อนอยู่ ผลกระทบเพิ่มเติมของอนุภาคเหล่านี้ต่อความผิดปกติของสนามแม่เหล็กอาจทำให้พวกมันหายไปได้

มิวออนและอิเล็กตรอนมีความคล้ายคลึงกันในครอบครัว แต่มิวออนมีมวลประมาณ 200 เท่า นั่นทำให้มิวออนไวต่อผลกระทบของอนุภาคหนักตามสมมุติฐานมากขึ้น Aida El-Khadra จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign กล่าวว่า “ชนิดของมิวออนได้รับความนิยมอย่างมาก

ในการวัดความละเอียดอ่อนทางแม่เหล็กของมิวออน นักฟิสิกส์ได้โยนอนุภาคนับพันล้านรอบแม่เหล็กรูปโดนัท ขนาดใหญ่ ของการทดลอง Muon g−2 ที่ Fermilab ในเมืองบาตาเวีย รัฐอิลลินอยส์ ( SN: 9/19/18 ) ภายในแม่เหล็กนั้น ทิศทางของขั้วแม่เหล็กของมิวออนสั่นคลอนหรือหยุดนิ่ง นักฟิสิกส์รายงานในวันที่ 7 เมษายนในการสัมมนาเสมือนจริงและในบทความที่ตีพิมพ์ในPhysical Review Letters ที่ น่าสังเกตคือ อัตราของ precession นั้นแตกต่างเล็กน้อยจากการคาดการณ์ของแบบจำลองมาตรฐาน

“นี่เป็นการทดลองที่ซับซ้อนจริงๆ” Tsutomu Mibe จาก KEK High Energy Accelerator Research Organization ในญี่ปุ่นกล่าว “นี่เป็นงานที่ยอดเยี่ยม”

เพื่อหลีกเลี่ยงอคติ ทีมงานจึงทำงานภายใต้ความลับที่กำหนดโดยตนเอง 

โดยซ่อนหมายเลขสุดท้ายจากตัวเองขณะวิเคราะห์ข้อมูล นักฟิสิกส์ Meghna Bhattacharya จากมหาวิทยาลัยมิสซิสซิปปี้ในอ็อกซ์ฟอร์ดกล่าวว่าในขณะที่คำตอบถูกเปิดเผยในที่สุด “ฉันมีอาการขนลุก” นักวิจัยพบความผิดปกติทางแม่เหล็กของมิวออนที่ 0.00116592040 ซึ่งแม่นยำภายใน 46 ล้านเปอร์เซ็นต์ การทำนายตามทฤษฎีจะตรึงตัวเลขไว้ที่ 0.00116591810 ความแตกต่างดังกล่าว “บ่งบอกถึงฟิสิกส์ใหม่” Bhattacharya กล่าว

การวัดประเภทนี้ก่อนหน้านี้จากการทดลองที่เสร็จสิ้นในปี 2544 ที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรู๊คฮาเวนในเมืองอัพตัน รัฐนิวยอร์กดูเหมือนจะไม่เห็นด้วยกับการคาดการณ์ทางทฤษฎีเช่นกัน ( SN: 2/15/01 ) เมื่อผลลัพธ์ใหม่รวมกับความคลาดเคลื่อนก่อนหน้านี้ การวัดจะแตกต่างจากการคาดการณ์โดยการวัดทางสถิติที่ 4.2 ซิกมา ซึ่งใกล้เคียงกับเกณฑ์มาตรฐานห้าซิกมาทั่วไปสำหรับการอ้างสิทธิ์การค้นพบ Carlos Wagner นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีแห่งมหาวิทยาลัยชิคาโกกล่าวว่า “เราต้องรอข้อมูลเพิ่มเติมจากการทดลอง Fermilab ก่อนจึงจะมั่นใจว่านี่เป็นการค้นพบที่แท้จริง แต่ก็น่าสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ

ตามฟิสิกส์ควอนตัม มิวออนจะปล่อยและดูดซับอนุภาคอย่างต่อเนื่องด้วยความบ้าคลั่งที่ทำให้การคำนวณทางทฤษฎีของความผิดปกติทางแม่เหล็กซับซ้อนมาก ทีมนักฟิสิกส์ระดับนานาชาติมากกว่า 170 คน นำโดย El-Khadra ได้สรุปการคาดการณ์เชิงทฤษฎีในเดือนธันวาคม 2020 ในPhysics Reports

นักฟิสิกส์หลายคนเชื่อว่าการทำนายตามทฤษฎีนี้มั่นคง และไม่น่าจะขยับเขยื้อนด้วยการตรวจสอบเพิ่มเติม แต่การอภิปรายบางอย่างยังคงอยู่ การใช้เทคนิคการคำนวณที่เรียกว่า lattice QCD สำหรับส่วนที่ยากเป็นพิเศษของการคำนวณ ให้ค่าประมาณที่ใกล้เคียงกับค่าที่วัดได้จากการทดลองนักฟิสิกส์ Zoltan Fodor และเพื่อนร่วมงานรายงานในวันที่ 7 เมษายนในNature หากการคำนวณของ Fodor และเพื่อนร่วมงานถูกต้อง “อาจเปลี่ยนวิธีที่เราเห็นการทดลอง” Fodor จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนียกล่าว อาจทำให้อธิบายผลการทดลองได้ง่ายขึ้นด้วยแบบจำลองมาตรฐาน แต่เขาตั้งข้อสังเกตว่าการคาดการณ์ของทีมของเขาจะต้องได้รับการยืนยันจากการคำนวณอื่น ๆ ก่อนที่จะดำเนินการอย่างจริงจังเท่ากับการทำนาย “มาตรฐานทองคำ”

ในขณะที่นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎียังคงปรับแต่งการคาดการณ์ของพวกเขา การประมาณการทดลองก็จะดีขึ้นเช่นกัน นักฟิสิกส์ Muon g−2 (ออกเสียงว่า gee-ลบ-สอง) ได้วิเคราะห์ข้อมูลเพียงเศษเสี้ยวของข้อมูลเท่านั้น Mibe และเพื่อนร่วมงานกำลังวางแผนการทดลองโดยใช้เทคนิคอื่นที่ J-PARC ซึ่งเป็นศูนย์วิจัย Japan Proton Accelerator Research Complex ใน Tokai ซึ่งจะเริ่มในปี 2025 เซ็กซี่บาคาร่า