Ученые ИЯФ им. Будкера возвращают коллег к Стандартной модели
Стандартная модель с великолепной точностью описывает физику элементарных частиц. Да, она не может объяснить, например, существование темной материи, но ведь никто до сих пор не доказал, что такое вещество существует во Вселенной.
Поэтому ученые пытаются зацепиться за малейшие огрехи Стандартной модели, надеясь таким образом все-таки расширить наши знания и добраться до так называемой "Новой физики". Одним из таких узких мест теории является аномальное поведение мюона. Этот "родственник" электрона также имеет отрицательный электрический заряд, но тяжелее его в 207 раз. И он является одной из любимых частиц физиков.
- Плюс мюона в том, что мы умеем получать эти частицы в большом количестве, а также в том, что они живут относительно долго - целых 2 микросекунды, - говорит заместитель директора Института ядерной физики Сибирского отделения РАН по научной работе Иван Логашенко.
Мюон стал своеобразной "лабораторной мышкой", экспериментируя с которой, ученые надеются открыть дорогу к Новой физике. И действительно, в экспериментах, проведенных во всемирно известных лабораториях Брукхейвен и Фермилаб (США), было показано, что аномальный магнитный момент (АММ) мюона заметно отличается от того, что предсказывает Стандартная модель.
В новосибирском Академгородке специалисты ИЯФ имени Г. И. Будкера также включились в "мюонную гонку". Эксперименты на коллайдере ВЭПП-2000 проводились более семи лет. Еще несколько лет ушло на обработку и проверку данных. И дело стоило свеч. Полученный результат заметно отличался от того, что получали физики в разных странах на протяжении последних шестидесяти лет!
- Мы набрали рекордную статистику по сравнению со всеми предыдущими экспериментами. Анализ, который проводили, очень детальный, мы нацеливались на наиболее точный результат. А о надежности полученных данных говорят многочисленные внутренние проверки, - поясняет доктор физико-математических наук Иван Логашенко.
По словам Логашенко, проведено несколько наборов данных в разных условиях, использовали разные методики анализа.
- Мы также провели комплексную проверку, измерив вероятность рождения пары мюонов. Полученный нами результат с высокой точностью совпадает с теорией, - отмечает наш собеседник.
Разумеется, пока еще рано ставить крест на Новой физике. Эксперименты будут продолжаться, а данные перепроверяться много раз.
- Конечно, наш последний анализ не закроет вопрос изучения АММ мюона. Необходимо и дальше проводить эксперименты с лучшей точностью, чтобы подтвердить собственные измерения, - рассказал о планах старший научный сотрудник ИЯФ Федор Игнатов. - Нужны независимые эксперименты для верификации полученного результата. Например, в Японии на детекторе Belle II уже набирают данные для измерения вероятности рождения двух пионов в электрон-позитронной аннигиляции. В будущем и у нас в ИЯФе продолжится работа по увеличению точности эксперимента. Думаю, в ближайшие пять-десять лет у нас появится точное понимание, согласуются наши значения или же расходятся, свидетельствуя о существовании Новой физики...
Мир красив именно тогда, когда описывается просто, сказал в заключение Федор Игнатов. И если Стандартной модели достаточно, чтобы его объяснить - это не менее замечательно, чем открыть Новую физику.
Иван Логашенко, заместитель директора ИЯФ имени Г.И. Будкера СО РАН по научной работе:
- Мы проверили все, что могли проверить, и уверены в своем результате, хотя и понимаем, что всегда есть место ошибке. Мы ждем уточняющих данных со второго на коллайдере ВЭПП-2000 детекторе СНД. Дальнейший этап - всесторонняя проверка нашего результата мировым научным сообществом. Если он подтвердится, разница между измеренным и предсказанным теорией аномальным магнитным моментом мюона будет сокращена. Это не означает, что Новой физики нет. Но это означает, что она должна проявляться при больших энергиях. Новые частицы могут существовать, но их масса такая большая, что мы их пока не видим даже на Большом адронном коллайдере.