Новый расчёт мюонов опроверг намёки на физику за пределами Стандартной модели

Фото из открытых источников

Новые теоретические расчёты, проведённые международной группой учёных в рамках проекта Muon g-2 Theory Initiative, существенно сократили расхождение между экспериментальными и предсказанными значениями аномального магнитного момента мюона, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу Института ядерной физики СО РАН.

Мюон, являющийся тяжёлым аналогом электрона, давно вызывает интерес у физиков благодаря своим необычным магнитным свойствам. В последние десятилетия внимание учёных было сосредоточено на возможных отклонениях его магнитного момента от прогнозов Стандартной модели. Вплоть до недавнего времени между экспериментальными измерениями и теоретическими оценками сохранялось значительное несоответствие — почти пять стандартных отклонений. Этот факт рассматривался как возможный признак существования физики, выходящей за рамки известных моделей.

Однако ситуация изменилась благодаря обновлённым расчётам, результаты которых практически совпали с последними экспериментальными измерениями, проведёнными в рамках проекта Muon g-2 в лаборатории Ферми (США). Разница между теорией и опытом теперь составляет менее одного стандартного отклонения. Как отмечается в официальном сообщении ИЯФ СО РАН, это резко уменьшает основания для гипотез о существовании «новой физики» в свойствах мюона.

История расхождений началась ещё в XX веке, когда в Брукхевенской национальной лаборатории в США с помощью ускорителя AGS были зафиксированы первые аномалии в поведении мюонов. Два года назад эксперимент Muon g-2 дал самые точные на тот момент данные, вызвав всплеск интереса к возможным отклонениям от Стандартной модели. Это также подтолкнуло теоретиков к пересмотру и уточнению существующих расчётов, учитывающих взаимодействие мюонов с виртуальными частицами и магнитными полями в вакууме.

Заместитель директора ИЯФ СО РАН Иван Логашенко рассказал, что вклад сильных взаимодействий в магнитный момент мюона можно вычислить, используя вероятность образования адронов при аннигиляции электронов и позитронов.

«В экспериментах на коллайдере ВЭПП-2000 удалось провести такие измерения, и именно они в значительной степени обеспечили высокую точность всей теоретической оценки», — пояснил учёный.

Результаты, полученные российскими физиками, оказались ближе к значениям эксперимента Muon g-2, чем прежние теоретические расчёты. Это подтолкнуло участников международной коллаборации Muon g-2 Theory Initiative к проведению дополнительных вычислений с использованием метода решеточной квантовой хромодинамики. Выводы подтвердили итоги работы российских коллег, тем самым подтвердив точность расчётов в рамках Стандартной модели.

Фёдор Игнатов, старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН, отметил, что эти данные существенно изменили восприятие проблемы.

«Ранее научное сообщество практически готово было признать существование явлений за пределами Стандартной модели, но новые результаты показывают, что она по-прежнему остаётся надёжной основой описания микромира», — сказал он.

Всё это свидетельствует о том, что современные методы теоретического анализа и эксперименты с высокой точностью позволяют не только ставить под сомнение гипотезы о новой физике, но и укрепляют доверие к фундаментальным положениям действующей теории элементарных частиц.