Полученные в ходе высокоточных измерений энергии частиц позитрония данные не соответствуют результатам аналогичных расчетов, и причина данного расхождения пока не установлена.
Позитроний — квантовая система, образованная одним электроном и одним позитроном. Электромагнитное взаимодействие удерживает частицы, заставляя их вращаться вокруг общего центра масс. Позитроний, порой называемый «атомом без ядра», представляет собой относительно несложную структуру, поведение которой можно с высокой степенью точности рассчитать с помощью уравнений квантовой электродинамики. Благодаря этому он служит удобной моделью для проверки теоретических предсказаний и экспериментальных данных.
Дэвиду Кэссиди (David Cassidy) и его коллегам из Университетского колледжа Лондона удалось выполнить такую работу, статья которых опубликована в журнале Physical Review Letters. Используя позитронный поток для воздействия на мишени, исследователи смогли получить позитронии. Далее, с помощью микроволнового излучения, они определили тонкую структуру, то есть распределение энергетических уровней. Полученные данные были сопоставлены с результатами квантовомеханических расчетов, что выявило неожиданные различия.
Согласно теоретическим расчетам, частота излучения, требуемая для перехода позитрония между энергетическими уровнями, должна составлять 18498 МГц, однако экспериментально она оказалась равной 18501 МГц. Хотя расхождение в 0,02 процента может показаться незначительным, авторы оценивают погрешность эксперимента не более чем в 0,003 процента, что существенно меняет ситуацию.
После тщательных проверок и повторных проверок ученые пришли к выводу, что причина не в расчетах и не в эксперименте. Объяснить расхождение не удалось и с учетом возможности присутствия новых, неизвестных частиц. Разгадка предстоит еще найти: «Это, вероятно, что-то совершенно неожиданное, — говорит Дэвид Кэссиди. — Я просто не знаю что».