სტანდარტული მოდელის ნაწილაკების უმრავლესობას გააჩნია საკუთარი მაგნიტური მომენტი, რაც უპირველეს ყოვლისა განპირობებულია მათი სპინებით. ელექტრონის მაგნიტური მომენტის მნიშვნელობის წინასწარმეტყველება მოხდა 1928 წელს, რომლის თანახმად მაგნიტური მომენტის სპინის საშუალებით გამოსახულებაში უნდა ფიგურირებდეს ე. წ. g-ფაქტორი. ეს ფაქტორი თავიდან ჩათვალეს 2-ს ტოლად, მაგრამ შემდეგ ნათელი გახდა, რომ ელექტრონის მაგნიტურ მომენტში წვლილი შეაქვთ ასევე ვირტუალურ ფოტონებთან ურთიერთქმედებებს, რაც g-ფაქტორს მნიშვნელობას ცვლის მეათასედის რიგში. მოგვიანებით ზუსტად ეს გადახრა იქნა ექსპერიმენტალურად დადასტურებული დიდი სიზუსტით.

ანალოგიური მოსაზრებები გამოდგება კიდევ ერთი ლეპტონისთვის - მიუონისთვის, რომელიც ელექტრონზე 207-ჯერ მძიმეა. თუმცა მასიურობის გამო მისი საკუთარი მაგნიტური მომენტის შეფასებისას ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების გარდა უნდა გათვალისწინებული იქნას ვაკუუმის ვირტუალურ მასიური ნაწილაკების წვლილიც. ამიტომ ფიზიკოსებისთვის საინტერესო იყო გაეზომათ მიუონის ანომალური მაგნიტური მომენტი, რადგან მისი თეორიული მნიშვნელობიდან გადახრა იქნებოდა სტანდარტული მოდელის მიღმა ფიზიკის დადასტურება.

მიუონის ანომალური მომენტის გაზომვის პირველი ექსპერიმენტები CERN-ში ჩატარდა, თუმცა ნამდვილი ფურორი მოახდინა 2006 წელს ბრუქჰევენის ნაციონალური ლაბორატორიის (ნიუ-იორკი) E821 ექსპერიმენტის შედეგების გამოქვეყნებამ. ანომალური მაგნიტური მომენტის გაზომილი მნიშვნელობა, 116 592 061 (41) × 10^-11, განსხვავდებოდა სტანდარტული მოდელის წინასწარმეტყველებისგან, 116 591 810 (43) × 10^-11, საკმაოდ დიდი, 3.7σ სტატისტიკური სიზუსტით. თუმცა ეს არ იყო საკმარისი აღმოჩენის დასადასტურებლად და გადაწყდა ანალოგიური ექსპერიმენტის ჩატარება ფერმილაბში (ილინოისი), სადაც ლონგ-აილენდიდან გადაიტანეს ზეგამტარი მაგნიტი და დაარსდა Muon g-2 ექსპერიმენტი. Muon g-2 თანამშრომლობაში ამჟამად გაერთიანებულია 200-ზე მეტი მეცნიერი მსოფლიოს შვიდი ქვეყნის 35 სამეცნიერო დაწესებულებიდან.

ჟურნალმა Physical Review Letters 2021 წლის 7 აპრილს გამოაქვეყნა Muon g-2 კოლაბორაციის მიერ მიუონის ანომალური მაგნიტური მომენტის გაზომვის პირველი მონაცემები. მოვლენას ასევე მიეძღვნა 7 აპრილს ფერმილაბში (ილინოისი) გამართული სემინარი. კოლაბორაციის მიერ მიღებული შედეგი, 116 592 040 (54) × 10^-11, თანხვედრაშია 2001 წელს ბრუქჰევენის ნაციონალური ლაბორატორიის E821 ექსპერიმენტის შედეგებთან და ეწინააღმდეგება სტანდარტული მოდელის წინასწარმეტყველებას 3.3σ სტატისტიკური სიზუსტით.

ექსპერიმენტი ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ მაგნიტურ ველში მოხვედრისას ანომალური მაგნიტური მომენტის მქონე ნაწილაკი იწყებს პრეცესიას ბზრიალასავით, რომლის სიხშირე დამოკიდებულია ანომალური მაგნიტური მომენტის მნიშვნელობაზე. თვითონ მიუონი არასტაბილური ნაწილაკია და მისი დაშლისას ჩნდება ელექტრონი, რომლის გამოფრენის მიმართულება დამოკიდებულია მიუონის სივრცეში ორიენტაციაზე. ექსპერიმენტისას 3.1 GeV ენერგიის მქონე პოლარიზებული მიუონების ნაკადს ამოძრავებდნენ რგოლში 1.45 ტესლა ძალიან სტაბილური მაგნიტური ველის საშუალებით და ზომავდნენ ელექტრონების გამოფრენის კუთხეს.

ჯამში მიუონების მაგნიტური მომენტის გაზომვის ორივე ექსპერიმენტი უჩვენებს 4,2σ გადახრას ნაწილაკების სტანდარტული მოდელიდან. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ალბათობა იმისა, რომ შეუსაბამობა ექსპერიმენტსა და თეორიას შორის არის შემთხვევითი 0.0025%-ია. თუმცა მაღალი ენერგიის ფიზიკაში აღმოჩენა დასტურდება თუ შეცდომის ალბათობა 0.00005-%-ზე ნაკლებია, რაც შეესაბამება 5σ სტანდარტულ გადახრას. დადასტურების შემთხვევაში Muon g-2 კოლაბორაციის შედეგი შეიძლება მიუთითებდეს ჯერ კიდევ აღმოუჩენელი ნაწილაკების ან ახალი ურთიერთქმედების არსებობაზე სტანდარტული მოდელის მიღმა.

თუმცა ასევე 7 აპრილს ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა მეცნიერთა საერთაშორისო ჯგუფის სტატია, სადაც ისინი ამტკიცებენ, რომ მიუონის ანომალურ მაგნიტურ მომენტში კვანტური ქრომოდინამიკის ეფექტების წვლილის მათი მესერული დათვლები აჩვენებენ, რომ ადრონების ვაკუუმური პოლარიზაციის გათვალისწინება ხსნის წინააღმდეგობას ექსპერიმენტსა და თეორიას შორის. ასე რომ საბოლოო დასკვნების გაკეთებამდე უნდა დაველოდოთ ახალი ტიპის ექსპერიმენტებს და შედეგების ალტერნატიულ ანალიზს.

წყარო:

https://cerncouri...2-anomaly/

https://www.scien...135807.htm