Nature: расхождение в поведении мюона объясняется неточностями старых расчетов

Международная группа ученых под руководством физика из Пенсильванского государственного университета пришла к выводу, что знаменитое расхождение в поведении мюона, которое десятилетиями считалось возможным намеком на новую силу природы, вероятно, объясняется неточностями старых расчетов. Работа опубликована в журнале Nature.

Мюон — элементарная частица, похожая на электрон, но примерно в 200 раз тяжелее. Более 60 лет физики наблюдали странность: измерения его магнитных свойств не совпадали с предсказаниями Стандартной модели — главной теории, описывающей элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия. Это породило надежды на существование неизвестных частиц или даже "пятой силы" природы помимо гравитации, электромагнетизма, сильного и слабого взаимодействий.

Авторы новой работы пересчитали так называемый аномальный магнитный момент мюона (g−2) с помощью другого подхода и получили результат, практически совпадающий с экспериментальными данными. Расхождение сократилось до менее чем половины стандартного отклонения. По словам исследователей, это подтверждает Стандартную модель с точностью до 11 знаков после запятой.

"Мы думали, что получим надежное подтверждение новой силы. Вместо этого оказалось, что ее нет. Но мы получили очень точное подтверждение не только Стандартной модели, но и квантовой теории поля", — заявил руководитель исследования Золтан Фодор.

Основная сложность была связана с сильным взаимодействием — силой, удерживающей кварки внутри протонов и нейтронов. В отличие от других взаимодействий, оно становится сильнее по мере увеличения расстояния между частицами, что делает расчеты крайне трудными.

Для решения задачи ученые использовали метод решеточной квантовой хромодинамики. Пространство и время разбили на сверхмелкую сетку и численно решили уравнения Стандартной модели на суперкомпьютерах. Дополнительно исследователи объединили вычисления с уже имеющимися экспериментальными данными, что позволило повысить точность.

Авторы подчеркивают: работа не исключает существование новой физики полностью, однако один из самых сильных аргументов в пользу "пятой силы" теперь выглядит гораздо менее убедительным.