Физики сделали значительный прорыв в понимании одной из самых загадочных частиц - мюона. Исследование, опубликованное в препринте на arXiv.org, показывает, что теоретические расчеты аномального магнитного момента мюона теперь гораздо ближе соответствуют экспериментальным данным.
Мюон - это элементарная частица, похожая на электрон, но значительно тяжелее. Она обладает уникальными свойствами, которые делают ее идеальным объектом для изучения фундаментальных законов физики. Одно из таких свойств - аномальный магнитный момент, который отражает взаимодействие мюона с квантовым вакуумом.
Долгое время существовало заметное расхождение между теоретическими предсказаниями и экспериментальными измерениями этого параметра. Это расхождение было настолько значительным - более пяти стандартных отклонений - что многие физики считали его признаком новой физики за пределами Стандартной модели.
Однако группа ученых под руководством Золтана Фодора из Университета Вупперталя провела новые, более точные расчеты. Они использовали передовые методы квантовой хромодинамики (КХД) на решетке, применяя более мелкую сетку, чем в предыдущих исследованиях. Это позволило им провести более точную экстраполяцию к непрерывному пространству-времени.
Кроме того, исследователи учли вклад эффектов на больших расстояниях, основываясь на экспериментальных данных в области низких энергий. Эти данные хорошо согласуются между различными экспериментами, что повышает надежность результатов.
Благодаря этим усовершенствованиям, ученым удалось на 40 процентов уменьшить неопределенность в расчете основного источника погрешности - вклада адронной поляризации вакуума в ведущем порядке по постоянной тонкой структуры.
Результат оказался впечатляющим: новое теоретическое значение аномального магнитного момента мюона отличается от экспериментального всего на 0,9 стандартных отклонений. Это значительное улучшение по сравнению с предыдущим расхождением в пять стандартных отклонений.
Такой результат имеет огромное значение для физики элементарных частиц. Он подтверждает правильность Стандартной модели с беспрецедентной точностью - до 0,37 частей на миллион. Это означает, что Стандартная модель, несмотря на свои ограничения, остается чрезвычайно точным описанием мира субатомных частиц.
Однако это не означает конец исследований в данной области. Физики продолжат совершенствовать как теоретические расчеты, так и экспериментальные методы измерения аномального магнитного момента мюона. Каждое улучшение в точности может потенциально открыть дверь к новым открытиям или подтвердить существующие теории с еще большей уверенностью.
Это исследование демонстрирует силу современных вычислительных методов в физике частиц. Использование крупномасштабного моделирования КХД на решетках высокой точности позволяет ученым проводить расчеты, которые были невозможны всего несколько лет назад.
