Ученые иногда делают смелые заявления о том, что они на грани открытия чего-то очень важного, что в итоге изменит весь мир, но чаще всего такие утверждения затем корректируются или забываются по мере появления новых данных. Несколько лет назад ученые из лаборатория имени Энрико Ферми или сокращенно "Фермилаб" предположили, что они находятся на пути к открытию новой фундаментальной силы, и на этот раз они не собираются отступать. Похоже, что они сдержали свои слова и опубликовали новое заявление в котором говорится, что эксперимент "Muon g-2" продолжает демонстрировать свидетельства новой силы, которая пока не имеет объяснения.

Наше понимание Вселенной основано на физической теории, называемой "Стандартной моделью". Ученые знают, что "Стандартная модель" работает, потому что с ее помощью можно делать прогнозы о развитии Вселенной, которые (в основном) подтверждаются экспериментами. Некоторые явления, которые "Стандартная модель" не может объяснить, свидетельствуют о том, что наше представление о вселенной все еще неполное. Например, "Стандартная модель" не может объяснить ускоряющееся расширение Вселенной, которое космологи связывают с темной материей и темной энергией, несовместимые со "Стандартной моделью".

В 2021 году ученые Фермилаба объявили о первых результатах эксперимента Muon g-2, который ускоряет фундаментальные частицы, называемые мюонами, в гигантском тороидальном магните (фотография вверху). Мюоны имеют отрицательный заряд, как и электроны, но примерно в 200 раз массивнее. Когда частицы с зарядом и вращением приближаются к скорости света, как в ускорителе частиц "g-2", мы можем определить, насколько быстро они вращаются. Это называется "g-фактор".

Стандартная модель говорит, что мюоны должны иметь g-фактор, равный 2. В 2021 году Фермилаб заявила, что мюоны имеют аномальный g-фактор чуть меньше 2, который "Стандартная модель" не может объяснить. Ученые предположили, что эксперимент Muon g-2 позволил обнаружить новую фундаментальную силу. В настоящее время нам известны четыре: гравитация (притяжение), электромагнетизм, сильное ядерное взаимодействие (ядерное сцепление) и слабое ядерное взаимодействие (радиоактивный распад). Открытие пятой силы может переписать физику.

Первоначальный вывод включал в себя данные первого эксперимента g-2, проведенного в 2018 году. Теперь были проанализированы обновленные эксперименты 2019 и 2020 годов, и полученных данных стало в четыре раза больше, чем было у команды в 2021 году. И это еще сильнее указывает на новую силу природы. Ученые предполагают, что мюоны могут вращаться по-разному, потому что они взаимодействуют с короткоживущей квантовой пеной, которая то появляется, то исчезает. Зная точное значение g, можно найти “партнера по танцу” частицы, который влияет на него.

Последние результаты были очень точными и соответствовали погрешности в 0,20 частей на миллион. Более узкие границы погрешности для коэффициента g еще на один шаг приблизили команду к тому, чтобы привести новую теорию в противоречие с реальностью. Еще больше данных уже находятся на стадии обработки, и команда готовится пересмотреть "Стандартную модель", когда этот анализ будет завершен через несколько лет.