Самое точное исследование аномального магнитного момента мюона завершило дискуссии о новой физике. Расчеты, выполненные на суперкомпьютерах за 10 лет, продемонстрировали, что теория и эксперимент совпадают с высокой степенью точности.
Международная команда ученых под руководством специалистов из Университета штата Пенсильвания представила самое точное на сегодняшний день исследование аномального магнитного момента мюона. Результаты расчетов продемонстрировали, что многолетнее расхождение между теорией и экспериментом связано с неточностями в вычислениях, а не с проявлениями новых физических явлений, сообщает Phys.org.
На протяжении более 60 лет физики фиксировали несоответствие между теоретическими предсказаниями и экспериментальными данными по магнитному моменту мюона — элементарной частицы, аналогичной электрону, но в 200 раз более тяжёлой. Это несоответствие порождало гипотезы о наличии «новой физики» за пределами Стандартной модели, включая неизвестные силы или частицы.
«Мы использовали новый метод расчета и увидели, что расхождений нет. Новые взаимодействия, на которые мы надеялись, просто отсутствуют. Старые взаимодействия полностью объясняют наблюдаемое значение», — подчеркивает профессор Золтан Фодор, ведущий автор исследования.
Ключевым инструментом исследования стала решеточная квантовая хромодинамика — метод, позволяющий моделировать сильное взаимодействие на суперкомпьютерах. Ученые разделили пространство-время на мельчайшие ячейки и провели расчеты непосредственно на основе уравнений Стандартной модели, а не на основе косвенных экспериментальных данных, как это делалось ранее.
На вычисления ушло более 10 лет. Новый подход позволил объединить расчеты на малых и средних расстояниях с наиболее надежными экспериментальными данными на больших масштабах, что существенно снизило неопределенность. В результате точность предсказания совпала с экспериментом с точностью до половины стандартного отклонения. Полученные результаты укрепляют доверие к Стандартной модели — теории, описывающей все известные элементарные частицы и их взаимодействия. Расчеты подтверждают, что природа подчиняется законам квантовой теории поля с невероятной точностью.
Хотя проведенное исследование сузило область поиска новой физики, ученые отмечают, что оно не исключает ее существования полностью. Будущие эксперименты и еще более точные расчеты помогут окончательно прояснить, есть ли за пределами Стандартной модели место для новых открытий.
Фото: hi-tech.mail.ru