El resultado tan esperado de Fermilab refuerza la evidencia de una nueva física

El resultado tan esperado de un experimento científico internacional proporciona una fuerte evidencia de la existencia de una partícula subatómica desconocida o una nueva fuerza.

El resultado anunciado hoy desde Luna G2 Experiencia en Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi, Proporciona evidencia tentadora de que las partículas elementales llamadas muones no se comportan de la forma en que se supone que deben comportarse de acuerdo con la teoría principal de la física: el Modelo Estándar.

Los científicos del Reino Unido, con fondos del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología, jugaron un papel vital en el experimento g-2. Luna G2 Es una colaboración internacional entre Fermilab y decenas de laboratorios y universidades en siete países, incluido el Reino Unido.

Las colaboraciones del Reino Unido consisten en las universidades de Lancaster, Liverpool, Manchester, la Universidad de California en Los Ángeles y el Cockroft Institute of Accelerator Science and Technology.

Los físicos de la Universidad de Lancaster han creado nuevas simulaciones por computadora para investigar el movimiento de los muones.

El Dr. Ian Bailey, quien dirige la contribución de la Universidad de Lancaster, dijo: “Nada es más emocionante para un físico que encontrar las tensiones entre las predicciones teóricas y las mediciones experimentales. Las mediciones de alta resolución de las propiedades de las partículas en experimentos personalizados complementan las mediciones realizadas en colisionadores de alta energía como el LHC, y nos brindan otra herramienta para explorar la naturaleza del universo. Los datos recopilados a través de la colaboración de Muon g-2 continúan siendo analizados, y todos estamos emocionados de ver lo que se revelará a continuación “.

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¿Qué es Muon g-2?

El experimento Muon g-2 busca signos de nuevas partículas y fuerzas examinando de cerca la interacción del muón con el campo magnético circundante.

El muón, cuando se coloca en el campo magnético, actúa como una pequeña brújula magnética y, como un giroscopio, esta brújula gira a una cierta frecuencia precisa, predicha por el modelo estándar.

Sin embargo, la cooperación g-2 midió que esta rotación era más rápida de lo esperado, lo que indica que nuestra comprensión actual de la física es incompleta y sugiere la presencia de partículas adicionales o fuerzas subatómicas ocultas que aparecen en las fluctuaciones cuánticas subatómicas que rodean al muón. .

Estas mediciones de alta resolución se basan en un conocimiento detallado de las trayectorias de los muones de vida corta a medida que giran dentro de los campos magnéticos del experimento.

Una década de espera

Este resultado se había esperado durante más de una década, ya que una analogía publicada en 2006 de un experimento en el Brookhaven National Lab no era coherente con el modelo estándar.

El resultado altamente prospectivo de Fermilab empuja la precisión del experimento a un territorio inexplorado en la búsqueda para confirmar o refutar este hallazgo.

El profesor Mark Lancaster de la Universidad de Manchester es el líder en el Reino Unido para el experimento g-2 y un ex ponente en el ensayo conjunto.

Dijo: “Esta es una medida largamente esperada que proporciona una fuerte evidencia que indica la presencia de nuevas partículas y fuerzas”.

“Sabemos que nuestra lista actual de partículas y fuerzas fundamentales está incompleta porque es insuficiente para explicar el contenido de materia oscura en el universo o porque el universo contiene muy poca antimateria.

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“Esta medida por sí sola tiene una probabilidad entre mil de ser una suerte estadística y una entre 40.000 cuando se combina con la medida anterior de Brookhaven. Es menos que el estándar de oro en un millón utilizado en física de partículas para afirmar el descubrimiento, pero ya estamos analizando más datos que mejorarán enormemente La precisión de la medición es más del doble “.

Este hallazgo, junto con otros desarrollos recientes, incluido el resultado reciente de LHCb, podría indicar que los científicos están al borde de una nueva era en la física.

El profesor Lancaster agregó: “Al observar las mediciones recientes del experimento LHCb en el CERN, parece que hay un patrón emergente de muones que se comportan de manera diferente a lo que espera nuestra teoría.

“Esta medida es la medida más precisa jamás realizada en un acelerador de partículas: tiene una incertidumbre mejor que 0,5 partes por millón”.

STFC ha apoyado el papel del Reino Unido en este experimento desde 2014 y los científicos del Reino Unido tuvieron un papel muy importante en el experimento, proporcionando uno de los dos sistemas de detección principales y uno de los oradores que participaron en el ensayo de 2018-2020.

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