Αβεβαιότητα για τα πειραματικά αποτελέσματα των μιονίων

Από το Physics Web. 17 Δεκεμβρίου 2001

Οι θεωρητικοί φυσικοί ανακάλυψαν ένα αλγεβρικό λάθος στους υπολογισμούς της μαγνητικής ροπής του μιονίου, πράγμα που σημαίνει ότι οι πρόσφατες μετρήσεις της ροπής δεν διαφωνούν με το Καθιερωμένο Πρότυπο της φυσικής στοιχειωδών σωματίων, τουλάχιστον τόσο πολύ όσο είχε αρχικά νομιστεί. Τα αποτελέσματα αυτά ελαττώνουν την πιθανότητα αποκάλυψης νέων σωματιδίων και νέας φυσικής με τα υπάρχοντα πειράματα.

Τον περασμένο Φεβρουάριο το πείραμα Μιόνιο (g-2), στο εργαστήριο Brookhaven, ανέφερε μια τιμή για τη μαγνητική ροπή του μιονίου η οποία διαφωνούσε με την πρόβλεψη του καθιερωμένου προτύπου κατά 2,6 σταθερές απόκλεισης. Αυτό σήμαινε ότι υπήρχε μόνο 1% πιθανότηατα, τα αποτελέσματα να οφείλονταν σε στατιστικό λάθος. Ο παράγοντας g ενός σωματίου συσχετίζει την εσωτερική του στροφορμή (spin) με τη μαγνητική του ροπή.

Οι απλές κβαντικές θεωρίες προβλέπουν ότι g=2 για σωματίδια όπως τα ηλεκτρόνια και τα μιόνια. Όμως διορθώσεις ακτινοβολίας που μπορεί να οφείλονται σε συνεχή εκπομπή και απορρόφηση βραχύβιων σωματιδίων κάνει το g να μην είναι ακριβώς ίσο με 2. Αυτές οι διορθώσεις ακτινοβολίας μπορούν να εξηγηθούν από τα συνηθισμένα σωματίδια του Καθιερωμένου Προτύπου ή από άλλα πιο εξωτικά σωματίδια που δεν περιλαμβάνονται στο καθιερωμένο πρότυπο.

Η ακριβής σύγκριση των προβλεπομένων και των παρατηρουμένων τιμών είναι ένας καλός τρόπος να ερευνήσουμε για μια πιθανή Νέα Φυσική πέρα από το καθιερωμένο πρότυπο. Παρόλα αυτά , όταν οι Marc Knecht και Andreas Nyffeler του Κέντρου Θεωρητικής Φυσικής της Μασσαλίας έλεγξαν τη θεωρία, ανακάλυψαν ότι τρεις ομάδες είχαν υπολογίσει λάθος μια ποσότητα γνωστή ως συνεισφορά του πόλου του πιονίου. Και οι 3 είχαν βρει τη συνεισφορά να είναι -55.6 x 10^-11 ενώ θα έπρεπε να είναι 55.6 x 10^-11.

Όταν το Καθιερωμένο Πρότυπο επαναληφθεί με τη σωστή τιμή, υπάρχει τουλάχιστον 13% πιθανότητα, η διαφορά μεταξύ θεωρίας και πειράματος να οφείλεται σε τυχαίο στατιστικό λάθος. Η ερευνητική ομάδα αναλύει τώρα πρόσθετα δεδομένα του πειράματος του μιονίου τα οποία θα δώσει στη δημοσιότητα το αργότερο στις αρχές της άνοιξης.