Une nouvelle estimation de la force du champ magnétique de la particule subatomique s’aligne sur le modèle standard de la physique des particules – Technoguide

Une nouvelle estimation de la force du champ magnétique autour du muon – une particule sous-atomique similaire à, mais plus lourde qu’un électron – comble le fossé entre la théorie et les mesures expérimentales, en l’alignant sur le modèle standard qui a a guidé la physique des particules pendant des décennies.

Un article décrivant les recherches d’une équipe internationale de scientifiques paraît le 8 avril 2021 dans la revue Nature.

Il y a vingt ans, dans une expérience au Brookhaven National Laboratory, des physiciens ont détecté ce qui semblait être un écart entre les mesures du «moment magnétique» du muon – la force de son champ magnétique – et les calculs théoriques de ce que devrait être cette mesure, soulevant la possibilité alléchante de particules ou de forces physiques encore inconnues. La nouvelle découverte réduit cette divergence, suggérant que le magnétisme du muon n’est probablement pas mystérieux du tout. Pour atteindre ce résultat, au lieu de s’appuyer sur des données expérimentales, les chercheurs ont simulé tous les aspects de leurs calculs à partir de zéro – une tâche nécessitant une puissance de calcul intensif massive.

«La plupart des phénomènes de la nature peuvent être expliqués par ce que nous appelons le« modèle standard »de la physique des particules», a déclaré Zoltan Fodor, professeur de physique à Penn State et chef de l’équipe de recherche. “Nous pouvons prédire les propriétés des particules de manière extrêmement précise en nous basant uniquement sur cette théorie, donc lorsque la théorie et l’expérience ne correspondent pas, nous pouvons être excités à l’idée d’avoir trouvé quelque chose de nouveau, quelque chose qui dépasse le modèle standard.”

Pour une découverte d’une nouvelle physique au-delà du modèle standard, il existe un consensus parmi les physiciens sur le fait que le désaccord entre la théorie et la mesure doit atteindre cinq sigma – une mesure statistique qui équivaut à une probabilité d’environ 1 sur 3,5 millions.

Dans le cas du muon, les mesures de son champ magnétique se sont écartées des prévisions théoriques existantes d’environ 3,7 sigma. Intrigant, mais pas suffisant pour déclarer une découverte d’une nouvelle rupture dans les règles de la physique. Ainsi, les chercheurs ont entrepris d’améliorer à la fois les mesures et la théorie dans l’espoir de concilier théorie et mesure ou d’augmenter le sigma à un niveau qui permettrait la déclaration d’une découverte d’une nouvelle physique.

“La théorie existante pour estimer la force du champ magnétique du muon reposait sur des mesures expérimentales d’annihilation électron-positon”, a déclaré Fodor. “Afin d’avoir une autre approche, nous avons utilisé une théorie entièrement vérifiée qui était complètement indépendante de la dépendance à des mesures expérimentales. Nous avons commencé avec des équations plutôt basiques et avons construit toute l’estimation à partir de zéro.”

Les nouveaux calculs ont nécessité des centaines de millions d’heures de processeur dans plusieurs centres de supercalculateurs en Europe et ramènent la théorie à la mesure. Cependant, l’histoire n’est pas encore terminée. De nouvelles mesures expérimentales plus précises du moment magnétique du muon sont attendues prochainement.

“Si nos calculs sont corrects et que les nouvelles mesures ne changent pas l’histoire, il semble que nous n’avons pas besoin de nouvelle physique pour expliquer le moment magnétique du muon – il suit les règles du modèle standard”, a déclaré Fodor. “Bien que la perspective d’une nouvelle physique soit toujours attrayante, il est également passionnant de voir la théorie et l’expérience s’aligner. Cela démontre la profondeur de notre compréhension et ouvre de nouvelles opportunités d’exploration.”

L’excitation est loin d’être terminée.

“Notre résultat devrait être recoupé par d’autres groupes et nous les anticipons”, a déclaré Fodor. “De plus, notre constatation signifie qu’il existe une tension entre les résultats théoriques précédents et nos nouveaux. Cet écart doit être compris. De plus, les nouveaux résultats expérimentaux peuvent être proches des anciens ou plus proches des calculs théoriques précédents. Nous avons de nombreuses années d’excitation nous attendent. “

Source de l’histoire:

Matériel fourni par Penn State. Original écrit par Sam Sholtis. Remarque: le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

.

A propos Technoguide

Voir aussi

Les nouveaux écouteurs sans fil Beats Studio d’Apple avec étui de chargement repérés dans iOS, tvOS 14.6 Betas

Selon les images trouvées dans iOS 14.6 beta et tvOS 14.6 beta, Apple travaille sur …

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Défiler vers le haut