Setelah bertahun -tahun penelitian tentang momen dipol magnetik muon, teori dan eksperimen akhirnya dibandingkan dengan presisi – dengan kesepakatan yang sangat baik.
Salah satu retakan utama dalam fisika modern sekarang mungkin telah ditutup: selama bertahun -tahun, para ilmuwan bingung mengapa nilai -nilai yang diukur untuk momen magnetik muon tidak cocok dengan perhitungan yang berasal dari model standar fisika partikel yang diterima secara umum. Tampaknya ada perbedaan yang tidak dapat dijelaskan oleh ketidakakuratan yang diketahui.
Namun, setelah bertahun -tahun bekerja, perhitungan fisik kuantum sekarang telah disempurnakan – dengan partisipasi signifikan dari Austria: Prof. Anton Rebhan (Institute of Theoretical Physics, Tu Wien, Wina) adalah salah satu dari sepuluh koordinator untuk empat bab utama proyek. Di antara lebih dari 200 penulis karya teoretis adalah tiga dari Tu Wina, dua dari University of Vienna dan satu dari University of Graz.
Perhitungan yang ditingkatkan – dengan ketepatan sepuluh tempat desimal – setuju dengan data pengukuran yang diketahui (dalam akurasi yang diharapkan), dan perbedaan yang lama diselesaikan telah diselesaikan. Satu minggu setelah publikasi mereka, Fermilab (USA) juga memberikan peningkatan data eksperimental yang lebih akurat dalam percobaan tujuh tahun yang sekarang telah selesai. Ini adalah salah satu konfirmasi terbesar dan terpenting dari model standar fisika partikel hingga saat ini.
Momen magnetik muon
Muon adalah partikel dasar yang tidak stabil yang mirip dengan elektron tetapi memiliki massa sekitar 200 kali lebih banyak. Mereka dapat dibuat, misalnya, ketika radiasi kosmik menghantam atmosfer kita, itulah sebabnya kita terus dibombardir oleh muon di permukaan bumi. Kekuatan interaksi mereka dengan medan magnet dijelaskan oleh angka – 'momen magnet'.
“Momen magnetik muon sangat menarik untuk fisika partikel karena, karena tingginya massa muon, peka terhadap semua kekuatan mendasar dari model standar,” kata Prof. Anton Rebhan dari Tu Wien. “Karena itu, Anda perlu memiliki pemahaman yang sangat baik tentang fisika dari berbagai jenis partikel dan bagaimana mereka berinteraksi untuk menghitung momen magnetik muon dengan tepat.” Oleh karena itu angka ini telah dianggap sebagai kasus uji penting selama bertahun -tahun untuk menyelidiki apakah model standar, fondasi fisika partikel modern, sebenarnya benar.
Perbedaan yang jelas
Namun, selama bertahun -tahun, tampaknya ada masalah: perbedaan antara data dari Fermilab, di mana sifat -sifat muon diukur di bidang magnet superkonduktor besar, dan perhitungan terbaik yang tersedia adalah lebih dari empat standar deviasi – jauh lebih banyak daripada yang dapat dijelaskan oleh ketidaktepatan pengukuran orang.
“Tetapi momen magnetik muon bukan hanya angka yang dapat diturunkan dari rumus model standar dalam perhitungan sederhana,” jelas Anton Rebhan. “Ada daftar panjang efek rumit yang membuat hasilnya. Dan secara ilmiah sangat menantang untuk mengambil semuanya dan menggabungkannya dengan benar.” Fluktuasi kuantum memainkan peran sentral di sini – peristiwa acak yang terjadi terus menerus dalam ruang hampa dan bergantung pada semua jenis partikel elementer yang ada.
Beberapa parameter yang diperlukan untuk perhitungan sebelumnya tidak dapat ditentukan secara matematis dan diambil dari percobaan lain. Untuk parameter lain, seseorang harus puas dengan perkiraan perhitungan. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan besar telah dibuat di bidang ini – misalnya, dengan simulasi komputer yang sangat kompleks, hasilnya sekarang dapat dimasukkan dalam perhitungan sehingga tidak perlu lagi mengandalkan parameter yang diukur secara eksperimental.
Kesepakatan yang sangat baik
Berkat pekerjaan teoretis yang lebih baik ini, perhitungan sebelumnya kini telah diperbaiki – dan hasilnya setuju dengan baik dengan data pengukuran yang diketahui. Ini memberikan prediksi untuk hasil akhir dari percobaan di Fermilab, yang mengkonfirmasi perjanjian ini sekali lagi seminggu kemudian (pada 3 Juni).
Dan sekarang jelas bahwa teori dan eksperimen setuju dengan sangat baik. Ini adalah kemenangan lain untuk model standar. “Ini menunjukkan bahwa model standar fisika partikel kami adalah deskripsi kenyataan yang sangat baik,” kata Anton Rebhan. “Kita bisa sangat bangga bahwa kita sebagai spesies telah berhasil mencapai tingkat ketepatan ini. Siapa tahu, mungkin tidak ada peradaban lain di seluruh galaksi kita yang telah mencapai sejauh ini.”
Publikasi asli
A Aliberti et al., Momen magnetik anomali muon dalam model standar: pembaruan
