Jedna od najvećih misterija čestične fizike mogla bi biti konačno razjašnjena, pokazuju dva nova istraživanja. Mioni – rođaci elektrona – dugo su zbunjivali naučnike zbog svog neobičnog magnetizma. Naime, mjerenja njihovih tzv. anomalnih magnetskih momenata nisu se slagala s teorijskim predviđanjima.
Sada su naučnici izveli najpreciznije mjerenje tog svojstva do sada, dok je drugi tim ažurirao teorijsku vrijednost na osnovu standardnog modela – ključne teorije koja opisuje osnovne čestice i njihove interakcije. Nova teorijska procjena se sada slaže s eksperimentalnim rezultatima, čime se uklanja višedecenijsko neslaganje. „Još jedna pobjeda standardnog modela“, kaže fizičar Bhupal Dev sa Univerziteta Washington, koji nije učestvovao u studijama, piše ScienceNews.
To je dobra i loša vijest za fizičare koji su se nadali da će upravo ta neslaganja pokazati pukotine u standardnom modelu i otvoriti vrata novim teorijama. Stotine radova i alternativnih teorija koje su pokušavale objasniti razliku sada su dovedene u pitanje.
Cijela saga je počela prije skoro 25 godina, kada su u laboratoriji Brookhaven u SAD-u prvi put uočena odstupanja. Eksperiment Muon g−2, koji se danas odvija u Fermilabu u Illinoisu, mjeri kako mioni „klimaju“ dok prolaze kroz magnetno polje. Najnovija mjerenja, objavljena 3. juna, postigla su preciznost od samo 127 dijelova na milijardu – među najtačnijim mjerenjima u historiji nauke.
S druge strane, teorijska procjena se drastično promijenila zahvaljujući novom pristupu u računanju dijela formule koji uključuje tzv. hadronsku vakuumsku polarizaciju. Umjesto da se koriste eksperimentalni podaci (koji su se međusobno počeli razilaziti), fizičari su primijenili naprednu tehniku nazvanu rešetkasta kvantna hromodinamika (lattice QCD), uz pomoć superračunara.
Kada se ta nova metoda primijeni, teorijska vrijednost se slaže s eksperimentalnim mjerenjima – problem je, barem zasad, riješen. No, naučnici i dalje pokušavaju razumjeti zašto se podaci iz ruskog eksperimenta CMD-3 ne slažu sa starijim rezultatima.
Bez obzira na to, ovo je veliki uspjeh za lattice QCD metodu, koja se pokazala ključnom u mnogim drugim kompleksnim računanjima u fizici čestica – uključujući i poreklo mase protona. „Ovo je još jedan korak u vrtu rezultata koji sada buja“, rekla je Aida El-Khadra, teoretska fizičarka i vođa teorijske inicijative Muon g−2.