Исследователи на пороге открытия пятой силы природы

Мюоны действуют как крошечные магниты, которые вращаются вокруг направления магнитного поля, подобно вращающейся вершине.

Однако при вращении они также колеблются, и частота этих колебаний может быть предсказана стандартной моделью физики частиц, которая описывает три из четырех известных фундаментальных сил: электромагнитные силы, а также сильные и слабые ядерные силы.

Однако стандартная модель не учитывает ни четвертую силу — гравитацию, ни темную материю — загадочную субстанцию, составляющую около 27% Вселенной. Более того, эксперименты, проведенные в Фермилабе, показали, что мюоны колеблются сильнее, чем ожидалось, что позволяет предположить наличие еще одной силы, выходящей за рамки стандартной модели.

Доктор Митеш Патель из Имперского колледжа Лондона, принимавший участие в экспериментах, сказал: «Мы говорим о пятой силе, потому что мы не можем объяснить поведение [в этих экспериментах] с помощью четырех, о которых мы знаем».

Одно из возможных объяснений несоответствия заключается в том, что существуют новые частицы, которые взаимодействуют с мюонами и влияют на их колебания. Эти частицы могут быть носителями пятой силы природы, подобно тому, как фотоны являются носителями электромагнитной силы.

Профессор Джон Баттерворт из Университетского колледжа Лондона, работающий в эксперименте Atlas на Большом адронном коллайдере (БАК) в Керне, сказал: «Если результаты измерений не совпадают с предсказаниями, это может свидетельствовать о появлении в петлях какой-то неизвестной частицы, которая может быть, например, носителем пятой силы».

Полученные результаты еще не являются окончательными, поскольку все еще существует некоторая неопределенность в теоретическом предсказании частоты колебаний. Патель заявил, что для подтверждения или исключения существования пятой силы необходимы дополнительные данные и анализ. Он также отметил, что другие эксперименты на БАК и в других местах ищут признаки новой физики, выходящей за рамки стандартной модели.

Баттерворт сказал: «Если несоответствие подтвердится, мы будем уверены, что есть что-то новое и интересное, но не будем точно знать, что именно».

Результаты, полученные в Фермилабе, опубликованы в журнале Physical Review Letters и основаны на данных, полученных в 2018 году. Эксперименты будут продолжаться до 2024 года, собирая все больше данных и повышая точность измерений.