Muon g – 2: estudo de referência desafia o livro de regras da física de partículas

O modelo padrão é uma teoria rigorosa que prevê o comportamento dos blocos de construção do universo.

Concepção artística do mistério do momento magnético do múon. (Fonte: Dani Zemba, Pennsylvania State University)

Os resultados recém-publicados de um experimento internacional sugerem a possibilidade de uma nova física governar as leis da natureza, dizem os cientistas. Os resultados do experimento, que estudou uma partícula subatômica chamada muon , não correspondem às previsões do Modelo Padrão, no qual toda a física de partículas é baseada e, em vez disso, reconfirmam uma discrepância que havia sido detectada em um experimento 20 anos antes. Em outras palavras, a física que conhecemos não pode explicar sozinha os resultados medidos. O estudo foi publicado na revista Physical Review Letters.

Boletim de Notícias| Clique para obter os melhores explicadores do dia em sua caixa de entrada

Qual é o modelo padrão?

O modelo padrão é uma teoria rigorosa que prevê o comportamento dos blocos de construção do universo. Ele estabelece as regras para seis tipos de quarks, seis léptons, o bóson de Higgs, três forças fundamentais e como as partículas subatômicas se comportam sob a influência de forças eletromagnéticas.

O múon é um dos léptons. É semelhante ao elétron, mas 200 vezes maior e muito mais instável, sobrevivendo por uma fração de segundo. O experimento, denominado Muon g – 2 (g menos dois), foi conduzido no Laboratório Nacional de Aceleração de Fermi do Departamento de Energia dos EUA (Fermilab).

Sobre o que foi esse experimento?

Ele mediu uma quantidade relacionada ao múon, seguindo um experimento anterior no Laboratório Nacional de Brookhaven, do Departamento de Energia dos Estados Unidos. Concluído em 2001, o experimento Brookhaven apresentou resultados que não correspondiam de forma idêntica às previsões do Modelo Padrão.

O experimento Muon g – 2 mediu essa quantidade com maior precisão. Procurou saber se a discrepância persistiria ou se os novos resultados estariam mais próximos das previsões. No final das contas, havia uma discrepância novamente, embora menor.

ENTRAR :Canal do Telegram Explicado Expresso

Qual quantidade foi medida?

É chamado de fator g, uma medida que deriva das propriedades magnéticas do múon. Como o múon é instável, os cientistas estudam o efeito que ele deixa em seus arredores.

Os múons agem como se tivessem um pequeno ímã interno. Em um campo magnético forte, a direção desse ímã oscila - exatamente como o eixo de um pião. A taxa de oscilação do múon é descrita pelo fator g, a quantidade medida. Este valor é conhecido por estar próximo de 2, então os cientistas medem o desvio de 2. Daí o nome g – 2.

O fator g pode ser calculado com precisão usando o modelo padrão. No experimento g – 2, os cientistas o mediram com instrumentos de alta precisão. Eles geraram múons e os fizeram circular em um grande ímã. Os múons também interagiam com uma espuma quântica de partículas subatômicas surgindo e desaparecendo, como o Fermilab descreveu. Essas interações afetam o valor do fator g, fazendo com que os múons balancem um pouco mais rápido ou mais devagar. O quanto esse desvio será (isso é chamado de momento magnético anômalo), também pode ser calculado com o modelo padrão. Mas se a espuma quântica contiver forças ou partículas adicionais que não são contabilizadas pelo Modelo Padrão, isso ajustaria o fator g ainda mais.

Quais foram as descobertas?

Os resultados, embora divergindo da previsão do Modelo Padrão, concordam fortemente com os resultados de Brookhaven, disse o Fermilab.

quanto vale dave chappelle 2016

Os valores teóricos aceitos para o múon são:
fator g: 2.00233183620
momento magnético anômalo: 0,00116591810

Os novos resultados experimentais (combinados com os resultados do Brookhaven e do Fermilab) anunciados na quarta-feira são:
fator g: 2.00233184122
momento magnético anômalo: 0,00116592061.

O que isto significa?

Os resultados do Brookhaven, e agora do Fermilab, sugerem a existência de interações desconhecidas entre o múon e o campo magnético - interações que poderiam envolver novas partículas ou forças. No entanto, não é a última palavra na abertura do caminho para a nova física.

Para reivindicar uma descoberta, os cientistas exigem resultados que divergem do modelo padrão em 5 desvios padrão. Os resultados combinados do Fermilab e Brookhaven divergem em 4,2 desvios-padrão. Embora isso possa não ser suficiente, é muito improvável que seja um acaso - essa chance é de cerca de 1 em 40.000, disse o Laboratório Nacional de Argonne, também subordinado ao Departamento de Energia dos Estados Unidos, em um comunicado à imprensa.

Essa é uma forte evidência de que o múon é sensível a algo que não está em nossa melhor teoria, disse Renee Fatemi, física da Universidade de Kentucky e gerente de simulações do experimento Muon g-2, em nota divulgada pelo Fermilab.

Compartilhe Com Os Seus Amigos: