Результаты сверхточных измерений уровней энергии частиц позитрония не совпали с результатами сверхточных расчетов, и пока не ясно, с чем может быть связано это несоответствие.
Позитроний — квантовая система, состоящая из одного электрона и одного позитрона. Связанные электромагнитными силами, обе частицы вращаются друг вокруг друга. Позитроний можно назвать «атомом без ядра» — это сравнительно простая система, поведение которой возможно рассчитать с высокой точностью, используя уравнения квантовой электродинамики. Это делает его подходящей моделью для проверки предсказаний теории и реальных измерений.
Такую работу проделали Дэвид Кэссиди (David Cassidy) и его коллеги из Университетского колледжа Лондона, статья которых опубликована в журнале Physical Review Letters. Бомбардируя мишени позитронами, авторы получили частицы позитрония, а затем с помощью микроволнового излучения они измерили тонкую структуру — распределение энергетических уровней. Полученные цифры ученые сопоставили с результатами квантовомеханических расчетов, обнаружив между ними неожиданное расхождение.
Теория предсказывает, что частота излучения, необходимого для перехода позитрония между энергетическими уровнями, должна составлять 18498 МГц, тогда как в реальности она оказалась равна 18501 МГц. Разница в 0,02 процента может казаться не такой уж большой, однако ошибка эксперимента, по оценке авторов, не должна превышать 0,003 процента — и это совершенно другая история.
После многочисленных проверок и перепроверок ученые решили, что проблема не в расчетах и не в эксперименте. Не удалось объяснить расхождение и присутствием новых неизвестных частиц. Разгадку еще предстоит найти: «Это, должно быть, нечто очень неожиданное, — говорит Дэвид Кэссиди. — Я просто не знаю что».