Мюоны и “новая сила природы”, которую, вероятно, открыли ученые

Все, что происходит во вселенной, подчиняется законам физики – вплоть до силы, которая удерживает магнитики из путешествия на дверях холодильника, или закону, по которому мяч залетает в баскетбольное кольцо.
Сейчас ученые считают, что они нашли новую “силу природы” связанную с субатомной частицей “мюон”, пишет научный корреспондент BBC Паллаб Гош.
Все известные силы можно свести к четырем фундаментальным категориям взаимодействий: электромагнитной, гравитационной, сильной и слабой.
Эти четыре фундаментальные силы определяют взаимодействие всех объектов и частиц во вселенной.
Например, сила притяжения, она же гравитация, заставляет объекты падать на землю и не позволяет отрываться от нее без применения другой силы.
Но, как утверждает международная команда физиков, в ходе исследований в рамках эксперимента Muon g-2 в лаборатории городка Батавия рядом с Чикаго они, возможно, обнаружили новую, пятую силу природы.
Британский Совет по научно-техническому оборудованию объявил, что результаты экспериментов дают весомые подтверждения существования до сих пор неизвестной субатомной частицы или “новой силы”.
Впрочем, пока результаты эксперимента Muon g-2 не дают оснований однозначно заявить о научном открытии.
Все же остается один шанс из 40 тысяч на то, что это статистическая погрешность. Иными словами, так называемый статистический уровень значимости (или достоверности) составляет 4,1 сигма.
А для того, чтобы открытие признала наука, этот уровень должен составлять 5 сигма, то есть погрешность не должна превышать одного шанса на 3,5 млн.
“Мы обнаружили, что взаимодействие мюонов не согласуется со Стандартной моделью, – рассказал в интервью BBC руководитель эксперимента с британской стороны профессор Марк Ланкастер. – Понятно, что мы все в восторге, ведь это открывает будущее с новыми законами физики, новыми частицами и новыми, невиданными до сих пор силами”.
Стандартная модель – общепринятая на данный момент теоретическая конструкция, описывающая взаимодействие всех элементарных частиц во вселенной.
Новое вероятное открытие стало последним в целой серии многообещающих результатов, полученных во время экспериментов по физике частиц в США, Японии и, в первую очередь, на Большом адронном коллайдере (ВАК) на границе между Францией и Швейцарией.
Последний эксперимент провели в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми (“Фермилаби”) в городе Батавия, штат Иллинойс, с целью изучения поведения субатомной доли под названием мюон.
Дело в том, что вся вселенная построена из частиц размером меньше атома.
Некоторые из них состоят из еще более мелких частей, другие же больше не дробятся – это так называемые элементарные частицы.
Мюоны как раз и являются такими элементарными частицами: они похожи на электроны, но в 200 раз тяжелее.
В ходе эксперимента Muon g-2 доли разгонялись по 14-метровому кольцу в циркулярном коллайдере под воздействием мощного магнитного поля.
Согласно известным законам физики это должно было приводить к колебанию мюонов с определенной частотой. Однако физики обнаружили, что частота их колебаний оказалась выше предполагаемой.
По их мнению, это может свидетельствовать о действии силы, ранее неизвестной науке.
Никто не знает точно, что еще, кроме влияния на мюон, зависит от этой новой силы.
Теоретики считают, что она может быть каким-то образом связана с еще не открытой субатомной частицей.
В отношении этой гипотетической частицы есть сразу несколько предположений: это может быть так называемый “лептокварк” (частица, переносящая информацию между кварками и лептонами) или “Z-бозон” (который сам для себя служит античастицей).
Еще в прошлом месяце физики, проводившие эксперимент на Большом адронном коллайдере, отмечали, что полученные результаты могут свидетельствовать о наличии новой частицы и силы.
“Сейчас идет настоящая гонка за тем, чтобы получить доказательства того, что мы обнаружили что-то новое, – говорит доктор Митеш Патель из Имперского колледжа в Лондоне, участвовавший в эксперименте на БАК. – Надо больше данных и больше измерений, и, если повезет, мы получим информацию о том, что эти эффекты – реальные”.
Кроме хорошо знакомых гравитационных и электромагнитных сил за поведение субатомных частиц отвечают так называемые сильные и слабые силы.
А пятая сила могла бы дать ответ на многочисленные загадки Вселенной, которые предстали перед учеными за последние десятилетия.
Например, согласно наблюдениям, вселенная расширяется с ускорением, и это связывают с загадочным феноменом под названием “темная энергия”. Но ученые и раньше выдвигали предположения, что все можно объяснить за счет неизвестной пятой силы.
“Это просто непостижимо, – признается ведущая программы BBC” Sky at Night “доктор Мэгги Эдерин-Покок. – Потенциально это может перевернуть всю физику с ног на голову. У нас было много неразгаданных загадок, и мы, возможно, обнаружили ключ к их решению “.