Близкое совпадение величины аномального магнитного момента мюона (АМММ), рассчитанного зарубежными учеными по Стандартной модели (СМ), со значением, полученным экспериментально российскими учеными, подтвердило правильность теории СМ, 28 мая сообщает пресс-служба Института ядерной физики (ИЯФ) им. Г. И.
Будкера СО РАН. Разработанная к настоящему времени теория микромира — Стандартная модель — очень хорошо описывает фундаментальные взаимодействия элементарных частиц, но отдельные астрофизические наблюдения не могут быть полностью объяснены в рамках этой модели. Поэтому физики видят свою задачу в проверке и уточнении СМ. Одним из способов проверки СМ Международные коллаборации Muon g-2 и Muon g-2 Theory Initiative, в которые входит ИЯФ СО РАН, является сравнение рассчитанной теоретически и измеренной экспериментально величины аномального магнитного момента мюона. (АМММ). Магнитный момент частицы отражает силу ее взаимодействия с магнитным полем. Аномальный магнитный момент мюона возникает при взаимодействии его с короткоживущими ненаблюдаемыми (виртуальными) частицами, которыми заполнен вакуум. Заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе, заведующий кафедрой физики элементарных частиц НГУ доктор физико-математических наук Иван Логашенко пояснил: «У любой элементарной частицы есть магнитный момент, который, так уж устроена природа, хорошо известен, так как связан с ее зарядом, массой и спином. Зная эти свойства, мы можем предсказать, какой у частицы будет магнитный момент, если она находится в пустом пространстве, вакууме. Квантовая теория предсказывает, что даже абсолютно пустой вакуум заполнен ненаблюдаемыми частицами, всеми, которые существуют в природе (даже теми, о которых мы еще не знаем). Из-за такой структуры вакуума магнитный момент частицы немного изменяется, возникает добавка, которая называется аномальный магнитный момент». Аномальным магнитным моментом (АММ) обладают многие частицы, но для проверки СМ физики выбрали мюон, так как он живет относительно долго — две микросекунды, поэтому в эксперименте его АММ можно измерить с высокой точностью. Кроме того, мюон более чем в 200 раз тяжелее электрона, что делает его АММ чувствительней примерно в 43 000 раз к вкладу тяжелых частиц. Физики-экспериментаторы стараются очень точно измерить АМММ, а теоретики — очень точно рассчитать, какое его значение предсказывает СМ. Если экспериментально полученное и теоретическое значения согласуются, это свидетельствует о верности СМ, но при большой разнице между ними возникают предположения, что некие неизвестные силы в СМ не описаны. Теоретическая величина АМММ, рассчитанная в 2020 году Muon g-2 Theory Initiative, и экспериментальное значение, полученное в 2023 году Muon g-2, имели пять стандартных отклонений. Это позволяло предполагать существование явления за рамками СМ. Однако 27 мая 2025 года Theory Initiative был опубликован обновленный расчет АМММ, основанный на другом методе теоретического расчета — решеточных вычислениях. Новое значение оказалось очень близким к измеренному в эксперименте. Разница между этими значениями снизилась до менее одного стандартного отклонения, то есть СМ выдержала эту проверку. Экспериментальный результат 2023 года был получен физиками ИЯФ СО РАН на коллайдере ВЭПП-2000 в ходе эксперимента КМД-3 (Криогенный магнитный детектор). «Рассчитать с высокой точностью АМММ в рамках Стандартной модели — нетривиальная задача, — отметил Иван Логашенко. — В АМММ вносят свой вклад слабые, электромагнитные и сильные взаимодействия. Но если вклад первых двух видов взаимодействий с высокой точностью рассчитываются при помощи теории возмущений, то вклад сильных взаимодействий этим теоретическим методом уже не посчитать. Поэтому еще в 60-х годах XX века физики придумали обходной путь. Базовые законы микромира позволяют связать вклад сильных взаимодействий в АМММ с вероятностью рождения адронов, частиц, участвующих в сильных взаимодействиях, при столкновении электронов и позитронов. На переднем крае этого направления находятся как раз эксперименты на коллайдере ВЭПП-2000 — оказалось, на нашей установке можно провести нужные измерения, и в значительной степени именно точность наших результатов определяет точность всего предсказания». Координатор эксперимента КМД-3 по измерению вероятности рождения пары пионов Фёдор Игнатов указал, что полученные ими результаты изменили точку зрения ученых на проблему разногласий в АМММ: «Если до измерения КМД-3 научное сообщество было практически готово объявить об обнаружении Новой физики, то теперь акцент смещен в сторону того, что Стандартная модель, как и прежде, остается верной, и необходимо дальше продолжать повышать точность экспериментов и расчетов. Эксперимент КМД-3 с этой точки зрения является хорошим примером продвижения вперед». Однако Иван Логашенко сообщил, что последние результаты значения АМММ, опубликованные Theory initiative, являются промежуточными. Следует дождаться актуальных данных, полученных в ходе экспериментов BaBar, KLOE, BESIII, Belle II, которые еще обрабатываются и появятся в ближайшие несколько лет. Кроме того, совсем скоро закончится обработка данных в эксперименте СНД на коллайдере ВЭПП-2000. «Учитывая все это, через несколько лет мы ожидаем финальный результат от Theory initiative, который будет объединять все данные, включая данные КМД-3. Это позволит увеличить точность расчета АМММ в 1,5–2 раза, и она станет сопоставимой с экспериментальным значением», — сказал ученый. Международная коллаборация Muon g-2 намерена обнародовать результаты нового, самого точного измерения величины АМММ 3 июня 2025 года. glavno.smi.today
Свежие комментарии