Muon g–2: studi tengara menantang buku aturan fisika partikel
Model Standar adalah teori ketat yang memprediksi perilaku blok bangunan alam semesta.
Konsepsi seniman tentang misteri momen magnetik muon. (Sumber: Dani Zemba, Universitas Negeri Pennsylvania) Hasil percobaan internasional yang baru diterbitkan mengisyaratkan kemungkinan fisika baru yang mengatur hukum alam, kata para ilmuwan. Hasil percobaan, yang dipelajari partikel subatomik yang disebut muon , tidak cocok dengan prediksi Model Standar, yang menjadi dasar semua fisika partikel, dan sebaliknya menegaskan kembali perbedaan yang telah terdeteksi dalam percobaan 20 tahun sebelumnya. Dengan kata lain, fisika yang kita ketahui tidak bisa sendiri menjelaskan hasil yang diukur. Studi ini telah diterbitkan dalam jurnal Physical Review Letters.
Buletin| Klik untuk mendapatkan penjelasan terbaik hari ini di kotak masuk Anda
Apa itu Model Standar?
Model Standar adalah teori ketat yang memprediksi perilaku blok bangunan alam semesta. Ini menjabarkan aturan untuk enam jenis quark, enam lepton, boson Higgs, tiga gaya fundamental, dan bagaimana partikel subatomik berperilaku di bawah pengaruh gaya elektromagnetik.
Muon adalah salah satu lepton. Ini mirip dengan elektron, tetapi 200 kali lebih besar, dan jauh lebih tidak stabil, bertahan selama sepersekian detik. Eksperimen, yang disebut Muon g–2 (g dikurangi dua), dilakukan di Laboratorium Akselerator Nasional Fermi (Fermilab) Departemen Energi AS.
Tentang apa percobaan ini?
Ini mengukur kuantitas yang berkaitan dengan muon, menindaklanjuti percobaan sebelumnya di Brookhaven National Laboratory, di bawah Departemen Energi AS. Disimpulkan pada tahun 2001, eksperimen Brookhaven menghasilkan hasil yang tidak sama persis dengan prediksi Model Standar.
Eksperimen Muon g–2 mengukur kuantitas ini dengan akurasi yang lebih tinggi. Itu berusaha untuk mencari tahu apakah perbedaan itu akan bertahan, atau apakah hasil baru akan lebih dekat dengan prediksi. Ternyata, ada perbedaan lagi, meski lebih kecil.
BERGABUNG SEKARANG :Saluran Telegram yang Dijelaskan Ekspres
Berapa besaran yang diukur?
Ini disebut faktor-g, ukuran yang diturunkan dari sifat magnetik muon. Karena muon tidak stabil, para ilmuwan mempelajari efek yang ditinggalkannya di sekitarnya.
Muon bertindak seolah-olah mereka memiliki magnet internal kecil. Dalam medan magnet yang kuat, arah magnet ini bergoyang — seperti sumbu gasing yang berputar. Tingkat di mana muon bergoyang dijelaskan oleh faktor-g, kuantitas yang diukur. Nilai ini diketahui mendekati 2, sehingga para ilmuwan mengukur deviasi dari 2. Oleh karena itu dinamakan g–2.
Faktor-g dapat dihitung secara tepat menggunakan Model Standar. Dalam percobaan g-2, para ilmuwan mengukurnya dengan instrumen presisi tinggi. Mereka menghasilkan muon dan membuatnya bersirkulasi dalam magnet besar. Muon juga berinteraksi dengan busa kuantum partikel subatom yang muncul dan menghilang, seperti yang dijelaskan Fermilab. Interaksi ini mempengaruhi nilai faktor-g, menyebabkan muon bergoyang sedikit lebih cepat atau sedikit lebih lambat. Seberapa besar penyimpangan ini (ini disebut momen magnetik anomali), juga dapat dihitung dengan Model Standar. Tetapi jika busa kuantum mengandung gaya atau partikel tambahan yang tidak diperhitungkan oleh Model Standar, itu akan mengubah faktor-g lebih lanjut.
Apa temuannya?
Hasilnya, meskipun menyimpang dari prediksi Model Standar, sangat setuju dengan hasil Brookhaven, kata Fermilab.
Nilai teoritis yang diterima untuk muon adalah:
faktor-g: 2.00233183620
momen magnet anomali: 0,00116591810
Hasil eksperimen baru (gabungan dari hasil Brookhaven dan Fermilab) yang diumumkan pada hari Rabu adalah:
faktor-g: 2.00233184122
momen magnet anomali: 0,00116592061.
Apa artinya ini?
Hasil dari Brookhaven, dan sekarang Fermilab, mengisyaratkan adanya interaksi yang tidak diketahui antara muon dan medan magnet — interaksi yang dapat melibatkan partikel atau gaya baru. Namun, ini bukan kata terakhir dalam membuka jalan menuju fisika baru.
Untuk mengklaim penemuan, para ilmuwan membutuhkan hasil yang menyimpang dari Model Standar dengan 5 standar deviasi. Hasil gabungan dari Fermilab dan Brookhaven berbeda dengan 4,2 standar deviasi. Meskipun ini mungkin tidak cukup, sangat kecil kemungkinannya untuk menjadi kebetulan - kemungkinan itu sekitar 1 dari 40.000, Laboratorium Nasional Argonne, juga di bawah Departemen Energi AS, mengatakan dalam siaran pers.
Ini adalah bukti kuat bahwa muon sensitif terhadap sesuatu yang tidak ada dalam teori terbaik kami, kata Renee Fatemi, fisikawan di University of Kentucky dan manajer simulasi untuk eksperimen Muon g-2, dalam sebuah pernyataan yang dirilis oleh Fermilab.
Bagikan Dengan Temanmu:
