Tras la esperada detecciónbosón de HiggsEn 2012, los físicos de partículas profundizaron en el ámbito subatómico para investigar más.El modelo estándar de la física de partículas.Esto confirmará la existencia de partículas previamente desconocidas y física exótica, y esperamos aprender más sobre cómo comenzó el universo.
enLaboratorio Nacional de Aceleradores Fermi(también conocido como Fermilab), los investigadoresexperimento muon g-2, publicado recientementeResultado de la primera ejecución.Gracias a la precisión sin precedentes del instrumento, el equipo de Fermilab resolvió una discrepancia que había existido durante décadas al descubrir en experimentos que los muones no se comportaban de manera consistente con el modelo estándar.
Los experimentos con muones comenzaron hace décadas.Organización Europea de Investigación Nuclear(CERN) y realizado recientemente.Laboratorio Nacional de Brookhaven(BNL) Nueva York.En 2011, Fermilab se hizo cargo del lugar donde lo dejó BNL y comenzó a dedicar un potente acelerador a explorar la interacción de las partículas de muones de vida corta con fuertes campos magnéticos en el vacío.
Aunque similares a los electrones (con 200 veces más masa), los muones ocurren naturalmente cuando una nave espacial choca con la atmósfera de la Tierra.Otra similitud es la forma en que el muón se comporta como un imán giratorio, cuya fuerza determina la tasa de precesión (rotación) en un campo magnético externo (conocido como el “factor g”).Para los muones, el factor g es ligeramente superior a 2 (de ahí el nombre del experimento).
El propósito del experimento Muon g-2 es investigar la velocidad de precesión de un muón mientras está sujeto a un fuerte campo magnético.Al medir el factor g con una precisión de 0,14 ppm, los investigadores que integran la colaboración Muon g-2 esperan confirmar que su comportamiento coincide con las predicciones del modelo estándar (SM).Si no, indica que hay física más allá de SM que debe tenerse en cuenta.
Físico Graziano VenanzoniInstituto Nacional Italiano de Física Nuclear(INFN) también es co-portavoz del experimento Muon g-2.Tal como lo anunció el 7 de abrilUno, en el seminario donde se hicieron públicos los resultados de la primera carrera, los resultados no coincidieron con lo que predijo SM.
“Hoy es un día especial muy esperado no solo para nosotros, sino para toda la comunidad física internacional.Se debe mucho crédito a los jóvenes investigadores que, con su talento, ideas y pasión, pudieron lograr este sorprendente resultado”.
Experimentos anteriores en el BNL del Departamento de Energía de EE. UU., que finalizaron en 2001, proporcionaron el primer indicio de que los muones no se comportan de manera consistente con el modelo estándar.Los primeros resultados de los experimentos Muon g-2 de Fermilab, los más precisos hasta la fecha, son muy consistentes con los resultados obtenidos por el equipo de investigación de BNL.En el centro de ambos experimentos hay un anillo de almacenamiento magnético superconductor de 15,25 metros (50 pies).
El componente se envió a Chicago en 2013, donde se integró con el acelerador de partículas de Fermilab para generar el haz de muones más intenso de cualquier laboratorio en los Estados Unidos.Estos rayos se dirigen a un depósito donde el muón se acelera hasta casi la velocidad de la luz.Los muones realizan ciclos miles de veces, interactuando con partículas subatómicas de corta duración que aparecen y desaparecen constantemente en el vacío.
Estas interacciones a nivel cuántico afectan el valor del factor g, que acelera o ralentiza la precesión del muón.Esto da como resultado lo que se conoce como un “momento magnético dipolar anormal” donde el efecto de la interacción contribuye al momento magnético de la partícula.Este efecto es lo que el SM predice con extrema precisión, pero la presencia de fuerzas adicionales más allá del SM o partícula tendrá efectos adicionales.
Los resultados obtenidos por Fermilab y BNL revelaron un momento magnético anómalo significativo de 4,2 sigma, diferente al predicho por SM.Además, los investigadores concluyeron que la probabilidad de que sus resultados se deban a la variabilidad estadística era solo de 1 en 40.000.Renee Fatemi, física de la Universidad de Kentucky y directora de simulación del experimento Muon g-2, dijo:
“Esta cantidad que medimos refleja la interacción del muón con todo lo demás en el universo.Pero no obtenemos la misma respuesta cuando los teóricos calculan la misma cantidad usando todas las fuerzas y partículas conocidas en el modelo estándar.Esta es una fuerte evidencia de que los muones son sensibles a lo que no está en nuestra mejor teoría”.
“Descubrir el comportamiento sutil de los muones es un logro notable que ayudará a explorar la física más allá de los modelos estándar en los años venideros”, dijo Joe Lykken, director adjunto de Fermilab.”Este es un momento emocionante para la investigación en física de partículas y Fermilab está a la vanguardia”.
Aunque estos resultados son un poco más pequeños que la desviación estándar de cinco sigma requerida para declarar un resultado positivo, son indicaciones poderosas de física adicional.Mientras tanto, el equipo de Fermilab está ocupado analizando los datos de la segunda y tercera ejecución del experimento para ver si se pueden obtener resultados más convincentes.Actualmente se está realizando una cuarta carrera y se planea una quinta para el futuro.
La combinación de los resultados de las cinco ejecuciones permite a los investigadores medir el factor g de los muones con mucha más precisión.Después de décadas de investigación, los científicos finalmente pueden descubrir si hay física adicional escondida dentro de la burbuja cuántica que penetra el tiempo y el espacio.El científico del Fermilab, Chris Polly, estudiante de posgrado en el experimento de Brookhaven y co-portavoz del experimento actual, dijo:
“Después de 20 años del experimento de Brookhaven, estamos encantados de finalmente resolver este misterio.Hasta ahora, hemos analizado menos del 6 % de los datos que finalmente recopilarán nuestros experimentos.Aunque estos primeros resultados indican diferencias interesantes con el modelo estándar, aprenderemos mucho más en los próximos años”.
Los hallazgos del equipo de Fermilab también se compartieron el 7 de abril.UnoEn un artículo publicado encarta de revisión física.La Colaboración Muon g?2 es un consorcio internacional que incluye miembros de instituciones de investigación y universidades de los Estados Unidos, Italia, Rusia, Corea y Alemania.
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