Ein 50-Fuß-Breite Elektromagnet.Foto: Fermilab
Wissenschaftler noch nicht abschließend entdeckt keine neuen Teilchen, da das Higgs-boson, und das hat einige Leute besorgt—gibt es eine Tonne von anderen Physik-Rätsel übrigen, von denen viele erfordern würde, die Anwesenheit eines neuen Teilchens zu beheben. Aber kürzlich gab es einige verlockende Hinweise auf neue Physik, vielleicht ein neues Teilchen, dass viele Wissenschaftler sind begeistert.
Es gibt eine Diskrepanz zwischen experimenteller und theoretischer Berechnungen von “Myon magnetische moment,” wie stark die Elektronen schwerer cousin verhält sich in einem Magnetfeld. Eine neuere mathematische Berechnung hat die Dinge noch interessanter, und einige Teilchenphysiker sind gespannt auf die neuen Ergebnisse aus einem experiment, hier in den Vereinigten Staaten.
Thomas Teubner, der Autor der Studie, die die Berechnung durchgeführt und ein Physik-professor an der Universität von Liverpool, sagte Gizmodo, dass dies eine aufregende Zeit. Nachdem alle, ein experiment am Fermilab in Illinois ist geplant, um neue Daten über die muon magnetische moment schon im nächsten Jahr, die Physiker informieren, ob es sind seltsame, unentdeckte Teilchen gibt, oder nicht.
Die Partikel drehen sich die elektrischen Ladungen, die durch die grundlegenden Regeln der Physik, das heißt, Sie sind auch winzige bar Magneten. Wie viel diese Magnete Drehung in Reaktion auf ein magnetisches Feld ist die sogenannte magnetische moment. Wenn Sie hinzufügen, in der neue Entwicklungen der Quantenmechanik auf der Oberseite des basic quantum-weniger Berechnung, es sollte auch ein wenig extra magnetisches moment.
Das magnetische moment ist studierte mit einer Eigenschaft namens “g-Faktor”, das wäre gleich zwei, wenn nicht für das bisschen extra-quantum-Stück. Also, die Physiker sind daran interessiert, das quantum hinaus, das nennen Sie die “g-2.” Wissenschaftler sind gut vertraut mit der Elektronen-g-2, da der Wert, gemessen in Experimenten genau dem entspricht, was Sie erwarten, dass es, basierend auf theoretischen Berechnungen. Aber Messungen und Theorie widersprechen, die für das Elektron ist schwerer cousin, das Myon.
Die g-2 ist spannend, Physiker, weil seine Mathematik sagt etwas über jedes Teilchen, das die Interaktion mit den Myon—mehr dazu hier. Also, wenn die g-2 ausgeschaltet ist, vielleicht gibt es einige fehlende Teilchen, das wurde noch nicht berücksichtigt, dass die Summe.
Denken Sie an es auf diese Weise: Sie wissen, dass Ihr iPhone hat einige Basis-Speicherplatz aufgenommen factory Dinge. Das ist wie mit den “2″ Teil der g-2. Der Verbleibende Raum ist das, was Sie auf Ihrem iPhone, eine Summe, die Fotos, songs, Videos, Kontakte und alles andere. Das ist die g-2. Aber wenn man sich die Größe Ihrer iPhone-sync-Ordner auf dem computer, und es ist kleiner als die Menge der Daten, die Ihr iPhone sagt, es hält, vielleicht gibt es einige Fotos oder songs vermisst auf dem iPhone, die nicht auf den computer. In der gleichen Weise, die wirkliche Welt sein könnte, verstecken sich neue, unerklärliche Teilchen, die wir gar nicht in unseren Theorien.
Wenn Sie so weit gekommen sind und immer noch nicht verstehen, hier die Zusammenfassung: Wenn Wissenschaftler versuchen, um zu Messen, eine angeborene Eigenschaft des myons im Zusammenhang damit, wie magnetisch es ist, die sogenannten g-2, die Nummer, die Sie erhalten, unterscheidet sich durch einen spürbaren Betrag aus Ihren Vorhersagen. Wenn Sie eine Immobilie unterscheidet sich von den theoretischen Vorhersagen, es könnte ein Anzeichen von neuen Teilchen, die wir noch nicht in der Lage zu erkennen noch.
In der neuen Studie zwei Physiker aus dem Vereinigten Königreich und einem aus Japan durchgeführt anderen mathematischen Berechnung von g-2 mit den neuesten Daten aus anderen Experimenten, die sich mit Teilchen, wie quarks, dass die Interaktion durch die starke Kernkraft. Ihre Ergebnisse zeigen, dass die Diskrepanz zwischen Theorie und experiment ist noch größer als bisher berechnet, so das Papier vor kurzem veröffentlicht in der Zeitschrift Physical Review D.
Das ist ein positives Zeichen für die Existenz der neuen Teilchen.
Dies ist die neueste in einer Reihe von Abhandlungen, die versuchen zu verfeinern, den theoretischen Wert von g-2, sagte Chris Polly, Fermilab-Physiker am Fermilab Muon g-2 experiment. Er sagte Gizmodo, dass er dachte, dass das neue Papier die Autoren waren “besonders fleißig” in Ihren Umgang mit den Daten in Ihrer Rechnung. “Das ist ein tolles Ergebnis aus der besonderen Gruppe”, sagte er. Noch, er erinnerte uns daran, “dass es auch weltweit einen großen Aufwand spanning ~100 andere Menschen, die Arbeit auf Ihre Versionen dieser Analyse und/oder andere Aspekte der Theorie.”
In der Tat, es ist eine ganze initiative, die Myon-g-2 Theorie-Initiative B. Lee Roberts, ein professor der Physik an der Boston University, Punkte in einer Physik-Kommentar. Und neuere Daten zu kommen verfeinern kann die g-2-Wert noch mehr.
Die nächste große Entdeckung in der Teilchenphysik könnte nur sein, versteckt sich in diesem esoterischen Berechnung.
Aber immer eine genaue Messung erfordert im wesentlichen die gleiche Sache über und über wieder, die Ergebnisse in eine ungenaue Streuung der Werte. Das verteilt, oder Unsicherheit, von der experimentellen Myon-g-2 unterscheidet sich nicht von der Theorie mit einem fünf-sigma statistische Signifikanz, noch. Fünf sigma ist der gold-standard erforderlich, um zu verkünden, eine Entdeckung, die darstellt, wie unwahrscheinlich die Wissenschaftler Messen die g-2-Wert, den Sie gefunden, wenn es keine neuen Teilchen. Fünf sigma bedeutet, dass die Messung durchgeführt wurde, so viele Male, und die Abweichung ist so groß, dass es nahezu unmöglich ist, für den Unterschied zu sein, durch Zufall oder durch nicht genügend Daten.
“Der ball liegt jetzt klar in die experimentalisten’ Gericht zu machen, einen Druck auf das experimentelle Ergebnis,” sagte Polly. Fermilab arbeitet-Daten, und es wird vielleicht zwei oder mehr Jahre, bevor Sie den Schleier von Ihren eigenen Ergebnissen. Aber wenn der experimentelle Wert ändert sich nicht mit mehr Daten, dies “würde zu einer 7.0 sigma Diskrepanz mit der theoretischen Vorhersage”, sagte er.
Viele Teilchenphysiker sind eher aufgeregt über diese g-2-Messung. Wenn es irgendwelche neuen Teilchen, diese Messung könnte den Wissenschaftlern helfen, es zu finden, und vielleicht hilft weiter zu erklären, wie das Universum arbeitet an seiner tiefsten Ebene.
[PRD über Physik]