دانشمندان یک قدم دیگر به کشف نیروی جدیدی در دنیا نزدیک شدند - همیار مشاوره

به گزارش همیار مشاوره، فیزیکدانان چندین سال است با هدف شناسایی نیروی ناشناخته جدیدی در طبیعت موسوم به نیروی پنجم، روی سیاه چاله مرکزی کهکشان راه شیری کاوش می نمایند. این کشف می تواند فهم ما را نسبت به دنیا دستخوش تغییرات شگرفی کند.

به گزارش دیجیاتو، آخرین آنالیز ها نشان می دهد دانشمندان آزمایشگاه ذرات زیراتمی در نزدیکی شیکاگو به نقاط روشن و سرنخ های نوی در خصوص نیروی پنجم طبیعت دست پیدا نموده اند. آنها می گویند ذرات زیراتمی به نام میون ها (muons) رفتاری متناسب با آنچه نظریه کنونی فیزیک ذرات می گوید از خود نشان نمی دهند. در نتیجه فیزیکدانان می گویند احتمالاً نیروی ناشناخته ای وجود دارد که بر میون ها تأثیرگذار است.

آزمایش ها روی جنبش های پسرعموی سنگین الکترون، میون، مکرراً چیزی را می یابند که با محاسبات جور در نمی آید. این می تواند سرنخی برای فیزیکی ناشناخته باشد.

تقریباً 20 سال از کشف ناهنجاری میون در شتاب دهنده ذره ای بروک هیون (Brookhaven) می گذرد. حالا صدها دانشمند شرکت نماینده در همکاری میون g-2 (جی منهای 2) آخرین میزان گیری های حرکت این ذره در یک میدان الکترومغناطیسی را گزارش داده اند.

میون ها به طور میانگین کمی بیش از یکی دو میکروثانیه دوام دارند. اما در این حضور اندک، جرم سنگین آن ها مانند یک الکترون رفتار می نماید. آن ها در حضور نیروی الکترومغناطیسی و تعامل آن با گشتاور مغناطیسی خود مانند الکترون ها جلو و عقب می شوند.

فیزیکدانان ایده نسبتاً خوبی دارند که میون ها در یک میدان الکترومغناطیسی چگونه باید حرکت نمایند. آن ها حتی یک حرف برای توصیف این حرکت دارند: g یا نسبت چرخش مغناطیسی (gyromagnetic ratio).

در جایی که تنها یک ضربه الکترومغناطیسی و یک میون وجود داشته باشد، تمام چرخش ها را می توان به صورت نظری پیش بینی کرد. برای میون، g برابر 2 است.

متأسفانه قلمرو کوانتومی بسیار آشفته است و ذرات بسیاری به وجود می آیند و از بین می روند. این ذرات به گونه ای روی میون اثر می گذارند که حرکتش مختل می گردد. این آشفتگی به ما می گوید که g باید اندکی از 2 بزرگتر باشد. به بیان ساده، اگر g را منهای 2 کنیم، امضای تمام حرکات جنبش های کوانتومی اطراف میون را به دست خواهیم آورد.

خوشبختانه هر ذره موقت کوانتومی و حرکات مشخصه اش جایگاهی در مدل استاندارد دارد. ما می توانیم با استفاده از این نظریه حرکت واقعی میون را در قالب یک عدد واحد بیان کنیم.

با این حال، این عدد با نتیجه آزمایش های قبلی همخوانی ندارد. حالا نیز دانشمندان با دقتی بسیار بالا میزان 116٬592٬055e-11 را برای g-2 به دست آورده اند. باز هم عددی که مدل استاندارد از پس شرح آن برنمی آید.

چنین اختلافی بین نظریه و نتایج آزمایش در فیزیک ذرات می تواند سه علت داشته باشد. این یا ناشی از یک استثنای آماری است، یا یک نقض در آزمایش یا شکاف نظریه.

حالا به نظر می رسد با این آزمایش نو باید بپذیریم که احتمال سوم بیشتر است. یعنی سوراخی در مدل استاندارد وجود دارد که باید پر گردد. با مشکلاتی که انرژی تاریک و ماده تاریک برای مدل استاندارد ایجاد نموده بودند، دانشمندان پیش تر حدس می زدند که این نظریه ایراداتی دارد.

حالا عدد نو g-2 دانشمندان را بیش از پیش مطمئن نموده که این ذره سرنخی است برای وجود یک فیزیک ناشناخته و می تواند ما را به سمت نیروی پنجم طبیعت هدایت کند که تا الان تصوری از چگونگی آن نداشته ایم.

در سال های آینده، فیزیکدانان با ترکیب نتایج آزمایش های گذشته و داده های نو به تقویت این ایده می پردازند. در این صورت باید انتظار داشته باشیم که استانداردهای قطعیت بالاتری برای g-2 حاصل شوند و دنیای فیزیک برای همواره تغییر کند.