Oscilațiile neobișnuite ale unei particule subatomice ridică întrebări despre existența unei forțe necunoscute a fizicii, susțin cercetători americani

Oscilaţia ciudată a unei particule subatomice denumite muon, observată în cadrul unei experiment de laborator desfăşurat în SUA, îi face pe fizicieni să-şi pună întrebări cu privire la un alt element care lipseşte din modul în care înţelegem Universul – posibil o altă particulă sau forţă necunoscută, transmite Reuters, potrivit Agerpres.

Cercetători de la Fermi National Accelerator Laboratory, aparţinând de Departamentul american pentru Energie, din Batavia, Illinois, au anunţat noi descoperiri cu privire la particula denumită muon, particulă magnetică şi cu sarcină negativă similară “vărului” său, electronul, dar de 200 de ori mai masivă.

Experimentul a studiat oscilaţiile muonilor la trecerea printr-un câmp magnetic. Muonul, la fel ca electronul, are un magnet interior minuscul care produce oscilaţiile. Însă viteza oscilaţiilor, aşa cum a fost măsurată în cadrul experimentului, variază considerabil faţă de predicţiile realizate pe baza Modelului Standard din fizica particulelor – teoria care încearcă să explice interacţiunea dintre piesele de bază ale puzzle-ului care formează realitatea, guvernate de cele patru forţe fundamentale cunoscute ale Universului – electromagnetismul, forţa nucleară tare, forţa nucleară slabă şi gravitaţia, conform sursei citate.

Noua descoperire, realizată pornind de la date publicate în 2021, continuă să indice că ar trebui să existe un factor misterios, o variabilă care face ca rezultatul experimentelor să difere considerabil de cel al predicţiilor teoretice.

“Căutăm indicii cu privire la interacţiunea muonilor cu ceva necunoscut. Ar putea fi orice: noi particule, noi forţe, noi dimensiuni, noi caracteristici ale spaţiu-timpului, orice”, a comentat Brendan Casey, cercetător în cadrul Fermilab şi unul dintre autorii studiului publicat în ultimul număr al jurnalului Physical Review Letters.

“Îmi plac chestiile nebuneşti şi mi-aş dori ca aici să fie ceva similar cu covarianţa Lorentz sau o altă nouă proprietate a spaţiu-timpului. Ar fi ceva incredibil şi revoluţionar”, a adăugat el.

Brendan Casey face trimitere la un principiu denumit simetria Lorentz, care arată că legile fizicii sunt aceleaşi pretutindeni.

“Da, este corect să spunem că ar putea indica existenţa unor particule sau forţe necunoscute”, a comentat şi Rebecca Chislett, co-autoare a studiului, fizician la University College London. “În prezent, din cauza unor noi rezultate provenite din comunitatea teoreticienilor, este dificil de semnalat exact care este discrepanţa dintre cele două (comportamentul observat al muonilor şi cel preconizat), dar teoreticienii muncesc din greu pentru a rezolva acest lucru”, a adăugat ea.

Experimentul s-a desfăşurat la -268 de grade Celsius. Cercetătorii au lansat raze de muoni în interiorul unui accelerator de particule – magnet superconductor de forma unei gogoşi, ce măsoară 15 metri în diametru. În timp ce muonii erau acceleraţi în interiorul superconductorului până la viteze apropiate de cea a luminii, aceştia au interacţionat cu alte particule subatomice care, la fel ca nişte minusculi parteneri de dans, le-au influenţat oscilaţiile, potrivit Agerpres.

Rezultatele obţinute în 2021 au demonstrat de asemenea oscilaţii neaşteptate, dar noile rezultate sunt bazate pe un nivel de date de patru ori mai mare, ceea ce confirmă observaţiile.

Cercetătorii speră să ajungă la o concluzie cu privire la comportamentul muonilor, folosind toate datele disponibile, în următorii 2 ani.

“Experimentul măsoară cât de rapid este spinul muonilor într-un câmp magnetic. Conceptul este simplu. Însă pentru a ajunge la nivelul de precizie necesar este nevoie de ani de experimente şi colectare de date (…) iar aici am dat peste ceva fundamental care însă ne scapă, ceea ce este foarte interesant”, a adăugat Brendan Casey.

Foto: © Dreamstimepoint | Dreamstime.com / Dreamstime.com sprijină educaţia din România şi oferă gratuit imagini stock prin care Edupedu.ro îşi poate ilustra articolele cât mai relevant posibil / Campania Back to school oferă posibilitatea oricărei școli, profesor sau elev să descarce imagini de calitate cu 50% discount.