Международная группа физиков из Европы, США и Австралии разрешила давнее несоответствие между экспериментальными измерениями и теоретическими предсказаниями магнитных свойств мюона — более тяжелого аналога электрона. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Мюон — субатомная частица, похожая на электрон, но примерно в 200 раз тяжелее. Мюоны образуются, когда космические лучи (высокоэнергетические частицы из космоса) сталкиваются с атмосферой Земли. Примерно 50 таких мюонов проходят через человеческое тело каждую секунду.
Как и электрон, мюон ведет себя как крошечный магнит: его магнитный момент долгое время использовали для проверки Стандартной модели — теории, описывающей фундаментальные частицы и силы природы. На протяжении многих лет наблюдались расхождения между теоретическими расчетами и экспериментальными данными, что могло указывать на существование новой физики за пределами Стандартной модели.
Ученые сосредоточились на сложном для расчета вкладе адронной вакуумной поляризации, возникающем из‑за взаимодействий кварков и глюонов (их регулирует квантовая хромодинамика). Чтобы преодолеть трудности с высокой точностью вычислений, команда применила гибридный подход: сочетала крупномасштабные компьютерные симуляции с экспериментальными данными и задействовала мощные суперкомпьютеры.
В итоге вклад адронной вакуумной поляризации определили с беспрецедентной точностью — новое предсказание Стандартной модели относительно магнитного момента мюона согласуется с экспериментальными измерениями с точностью до 0,5 стандартных отклонений. По словам доктора Финна Стоукса из Университета Аделаиды, это подтверждает Стандартную модель с точностью до 11 знаков после запятой и демонстрирует эффективность сочетания теоретических и экспериментальных методов в физике.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что физики уточнили массу одного из основных строительных блоков Вселенной.
