De nouveaux indices de calcul de muons sur une physique inconnue encore inconnue : ScienceAlert

Des expériences sur l’oscillation distinctive d’un cousin lourd de l’électron appelé muon révèlent à plusieurs reprises que quelque chose ne va pas tout à fait, ouvrant la voie à une physique inconnue.

Près de 20 ans après que des chercheurs de Brookhaven Particle Accelerator à New York ont ​​fourni pour la première fois des preuves d’une anomaliedes centaines de scientifiques travaillant avec la collaboration Muon g-2 viennent d’annoncer la dernière mesure du mouvement du muon dans un champ électromagnétique.

Sur la base d’une quantité assez importante de nouvelles données collectées à l’aide du Fermi National Accelerator Laboratory du Département américain de l’énergie, la nouvelle analyse confirme une différence entre les attentes et les résultats de 116 592 055 x 10^-11 .

C’est un petit nombre, bien sûr. Mais cela pourrait promettre de grandes nouvelles découvertes. Et avec une précision de 0,2 partie par million, l’analyse pourrait être assimilée à l’estimation de la distance entre deux personnes de part et d’autre des États-Unis et à moins d’un mètre (quelques pieds).

“Cette mesure est une réalisation expérimentale incroyable”, dit Peter Winter, physicien au Laboratoire national d’Argonne dans l’Illinois. “Abaisser l’incertitude systématique à ce niveau est un gros problème et c’est quelque chose que nous ne nous attendions pas à réaliser si tôt.”

Les muons vivent en moyenne un peu plus de quelques microsecondes. Mais au cours de cette brève existence, leurs corps massifs se comportent un peu comme un électron, tourbillonnant d’avant en arrière alors que les courants d’électromagnétisme poussent contre ce qu’on appelle leur moment magnétique.

Les physiciens ont une assez bonne idée de la façon dont les muons doivent se déplacer dans un champ électromagnétique. Ils ont même une lettre décrivant ce mouvement – ​​g, pour rapport gyromagnétique.

Sur une piste de danse où il n’y a que le battement de l’électromagnétisme et un muon groovant, chaque giration pourrait théoriquement être prédite, donnant à ga une valeur de 2.

Malheureusement, le dancefloor quantique est un lieu plutôt chaotique, encombré de particules virtuelles qui planent au bord de l’existence. Ce flou d’objets pousse et déclenche le muon de manière subtile qui fait que son boogaloo va de travers.

Leur présence suggère que g devrait être légèrement supérieur à 2. Logiquement, retirer 2 de g devrait indiquer une signature de toute cette bousculade quantique.

Selon le livre, chaque gatecrasher quantique et ses mouvements de signature devraient avoir leur place dans le modèle standard. Nous pouvons même additionner ces effets et les prendre en compte pour prédire les vrais mouvements du muon avec un seul chiffre.

Ce nombre, cependant, n’est pas ce que les expérimentateurs ont trouvé dans une série d’expériences menées à Brookhaven il y a environ 20 ans. Ce n’est pas non plus ce que les chercheurs ont trouvé en utilisant l’équipement du Fermilab lors d’une série de collisions menées en 2018.

Un décalage entre les attentes et les résultats en physique des particules se résume généralement à l’une des trois choses suivantes. C’est soit une erreur statistique, soit une faille expérimentale, soit une lacune théorique.

Parmi ceux-ci, la troisième possibilité est le prix ultime – un trou dans le modèle standard qui aspire à être bouché.

Étant donné que des phénomènes tels que l’énergie noire et la matière noire ne peuvent actuellement pas être expliqués facilement à l’aide du modèle physique standard, nous soupçonnons déjà qu’il y a des problèmes.

Avec la collaboration Muon g-2 confirmant le nombre de g-2 basé sur plusieurs exécutions de l’accélérateur de particules du Fermilab en 2019 et 2020, nous pouvons être deux fois plus certains de l’existence de nouvelles particules et forces que nous n’avons pas encore identifiées.

Au cours des prochaines années, la collaboration combinera les résultats des expériences passées avec les données les plus récentes pour construire un cas encore plus solide, qui pourrait répondre aux normes élevées de certitude et changer la physique pour toujours.

Cette recherche a été soumis à Lettres d’examen physique pour examen par les pairs.