Результаты исследований новосибирских физиков показывают, что вероятность рождения пары пионов в результате столкновения пучков электронов и позитронов выше, чем данные, которые ученые в мире получали последние 60 лет. Эти знания связывают с существованием Новой физики. О полученных результатах журналистам рассказали во вторник на конференции, прошедшей в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН.
С 2013 по 2020 г. ученые ИЯФ СО РАН проводили эксперименты с помощью детектора КМД-3 на коллайдере ВЭПП-2000. Специалисты измеряли вероятность рождения пары пионов в результате столкновения пучков электронов и позитронов. Эту вероятность используют для расчета вклада в аномальный магнитный момент мюона (АМММ), отражающий силу взаимодействия частицы с магнитным полем. АМММ предсказывается Стандартной моделью, но данные, полученные в экспериментах в течение последних 60 лет, отличаются от предсказанных. Это значит, что могут существовать еще не известные частицы и силы ― «новая физика».
План-схема коллайдера ВЭПП-2000
Фото: Александр Бурмистров / «Научная Россия»
Коллайдер ВЭПП-2000
Фото: Александр Бурмистров / «Научная Россия»
Коллайдер ВЭПП-2000
Фото: Александр Бурмистров / «Научная Россия»
Каждая заряженная элементарная частица является и маленьким магнитом, проворачивающимся в магнитном поле, а по углу его поворота измеряется величина АММ. Мюоны хороши для исследований тем, что физики умеют получать эти частицы в больших количествах, а кроме того, они живут относительно долго ― 2 микросекунды. Мюон в 200 раз тяжелее электрона, а его АММ чувствительней к вкладу тяжелых частиц в 40000 раз. «Поэтому именно для мюона интереснее всего сравнить величину АММ, измеренную в эксперименте, с предсказанием Стандартной модели. Если мы увидим отличие, то это указывает на ”новую физику” ― что существуют какие-то силы и частицы, которые вносят свой вклад в АММ и которые мы не учитываем в Стандартной модели», ― сказал заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе доктор физико-математических наук И.Б. Логашенко.
Результаты измерений ученых ИЯФ СО РАН, получение которых вместе с постройкой коллайдера заняли 20 лет, значительно отличаются от тех, что раньше получали в мире. Разница между предсказанным Стандартной моделью значением АМММ и полученным в эксперименте сократилась примерно в четыре раза.
«Мы не понимаем, почему у нас получился результат, отличающийся от всех предыдущих. Мы уверены в нашем результате, было сделано огромное количество проверок. По моему убеждению, анализ данных, который мы провели, был наиболее тщательный среди всех, которые были сделаны раньше. Это не удивительно ― мы учились на опыте других в том числе. Но и прошлые измерения проводили очень серьезные научные группы. Предстоит еще понять, что отличает наши измерения от всех остальных», ― рассказал И.Б. Логашенко на пресс-конференции.
Заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе доктор физико-математических наук И.Б. Логашенко
Фото: Александр Бурмистров / «Научная Россия»
Ученый добавил, что сейчас очень важно, чтобы измерения российских ученых подтвердили в других институтах. Для верификации результата требуются независимые эксперименты. При этом даже подтверждение измерений ученых ИЯФ СО РАН будет означать не то, что «новой физики» нет, а скорее то, что она должна проявляться при больших энергиях.
«Закрывает ли наш результат возможность существования «новой физики»? Конечно, нет. Вопрос ― в точности… Чем тяжелее частицы, которые мы еще не открыли, тем они дают меньший вклад в аномальный магнитный момент мюона. Поэтому наша разрешающая способность ― то, до каких энергий мы увидим вклад гипотетических частиц, ― зависит от точности измерений. С той точностью, которую мы измерили ― да, закрывает. Мы можем сказать, что не может быть частиц легче определенной массы. Но частицы с большой массой могут быть», ― сказал И.Б. Логашенко.
Теперь ученые ждут независимого подтверждения измерений. Кроме того, уточняющие данные ждут со второго детектора коллайдера ВЭПП-2000, СНД. В течение следующих двух лет ученые планируют получить новые данные, чтобы подтвердить существующие. Еще лет пять-шесть займет модернизация детектора, после чего опять начнется очередной набор информации. Тогда ученые планируют увеличить точность измерений в два-три раза, но на это уйдет ориентировочно 10 лет.
Фото на главной странице: Александр Бурмистров / «Научная Россия»