Физики обновили точность измерения магнитного момента мюона
Ученые из коллаборации Muon g-2 повысили точность измерения магнитного момента мюона до седьмого знака после запятой. Расхождение теоретических расчетов и экспериментальных результатов поможет уточнить или изменить Стандартную модель.
Изучение магнитных моментов фундаментальных частиц — важная задача для ученых. Магнитный момент электрона известен с точностью до 11 знаков после запятой. Экспериментальный результат предсказали в рамках квантовой электродинамики (КЭД), и измеренное значение совпало с теоретическим с точностью до 10 знаков.
Мюоны похожи на электроны — тот же заряд и спин, но масса в 207 раз больше. Теоретические расчеты величины магнитного момента мюона должны, помимо КЭД, учитывать эффекты электрослабого взаимодействия и вклады адронов. Из-за этого мюоны в 43 тысячи раз чувствительнее к влиянию потенциальных неизвестных частиц за пределами Стандартной модели.
Повышение точности измерений характеристик мюонов открывает возможность уточнения и пересмотра Стандартной модели, развития теорий струн и суперсимметрии. Отклонения реального магнитного момента от предсказанного называют аномальным магнитным моментом.
Ограничения в предсказаниях теории связаны с адронной частью расчетов. Вклад адронов в расчеты включает в себя флуктуации вакуума, связанные с сильно взаимодействующими частицами, такими как протоны, нейтроны и мезоны. Хотя результаты вычислений по КЭД и электрослабой теории считают достаточно точными, теоретические расчеты в отношении вклада адронов эту точность снижают. Поэтому точность предсказаний для аномального магнитного момента мюона ограничена.
Физики из коллаборации Muon g-2 в Фермилабе (США) после долгого эксперимента рассчитали магнитный момент мюона до седьмого знака после запятой. Исследователи разогнали мюоны почти до скорости света в кольце хранения частиц. К движущимся мюонам приложили магнитное поле, в 30 тысяч раз превышающее силу магнитного поля Земли. Под действием этого поля мюоны начали менять положение оси вращения, то есть прецессировать вокруг оси спина из-за своего магнитного момента.
Пока мюоны двигались по кольцу хранения, их магнитный момент взаимодействовал с внешним магнитным полем и испытывал влияние виртуальных частиц в вакууме. Из сравнения частоты прецессии мюонов с частотой их движения по кольцу исследователи смогли вывести аномальный магнитный момент мюона. Точность измерения составила 0,2 миллионных, семь знаков после запятой.
Измерять магнитный момент мюона стали в 2006 году в Брукхейвенской национальной лаборатории в Нью-Йорке. В описываемом эксперименте точность измерения улучшили в 2,2 раза по сравнению с предыдущими данными. Результаты исследования 2024 года опубликованы в журнале Physical Review D.
Сбор данных эксперимента продолжался три года, с марта по июль 2019-го и с ноября 2019-го по март 2020-го. Исследователи тщательно очистили и скорректировали экспериментальные данные, учитывая различные систематические факторы, которые могли бы исказить результат: динамику поведения мюонов внутри кольца, потерю мюонов на апертуре, расхождение из-за ненулевого электрического поля. Завершить обработку данных планируют к концу 2025 года. Над экспериментом работают 181 исследователь из семи стран и 33 научных организаций.
Несмотря на значительное улучшение точности, пока нельзя сравнивать результаты с теорией из-за расхождений в данных, связанных с адронными эффектами. Анализ оставшихся данных может еще больше улучшить статистическую точность измерений, что позволит приблизиться к пониманию физических процессов за пределами Стандартной модели. Исследователи ожидают добавления двух порядков к точности.
Telegram 
Дзен 
VK Американские ученые установили, что привычка регулярно пить кофе значительно снижает риск развития цирроза, рака печени и печеночных патологий. Новые данные помогают объяснить биохимические механизмы, стоящие за защитным эффектом этого напитка.
Бывшие сотрудники NASA констатировали, что последнее видео испытаний крупнейшего космического корабля в истории снова показало проблемы и ограничения его теплового щита. С их точки зрения, любая из существующих технологий такого типа слишком сложна для реализации замысла Илона Маска о быстрой и безремонтной многоразовости Starship.
Ученые из Сколтеха (группа ВЭБ.РФ) и их коллеги из Университета ИТМО и НИУ ВШЭ впервые продемонстрировали прямую электрическую накачку поляритонного лазера на основе галогенидного перовскитного микрокристалла, полученного из раствора. Результаты исследования представляют собой решение давней проблемы физики полупроводников и оптоэлектроники, которая десятилетиями оставалась препятствием на пути к решению технологической задачи: создать недорогие неэпитаксиальные лазерные диоды, работающие под непрерывным электрическим током. Такие устройства найдут применение в оптических сенсорах и спектроскопии, высокоскоростных вычислениях и энергоэффективных нейроморфных компьютерах.
Бывшие сотрудники NASA констатировали, что последнее видео испытаний крупнейшего космического корабля в истории снова показало проблемы и ограничения его теплового щита. С их точки зрения, любая из существующих технологий такого типа слишком сложна для реализации замысла Илона Маска о быстрой и безремонтной многоразовости Starship.
Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.
Американские ученые установили, что привычка регулярно пить кофе значительно снижает риск развития цирроза, рака печени и печеночных патологий. Новые данные помогают объяснить биохимические механизмы, стоящие за защитным эффектом этого напитка.
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии