Material of portal nuclear knowledge BelNET
article / document resource request "1333"
Новости Fermilab - Тайна магнетизма мюона Fermilab На сайте Фермилаб опубликована статья "The mystery of the muon’s magnetism"-"Тайна магнетизма мюона", в которой обсуждаются результаты сверхточного эксперимента в Фермилабе по исследованию магнитного момента мюона.
Современная физика полна извилистых заговоров как в классическом детективе: и физики, и детективы должны тщательно отделять важные улики от несущественной информации. И иногда нужно выйти за рамки очевидного объяснения, чтобы полностью раскрыть происходящее. И для физиков, и для детективов важные открытия могут зависеть от выводов уровня Шерлока Холмса, основанных на доказательствах, которые легко упустить из виду. Показательный пример: эксперимент Muon g-2, который в настоящее время проводится в Национальной ускорительной лаборатории Ферми Министерства энергетики США. Текущий эксперимент Muon g-2 на самом деле является продолжением эксперимента, призванным пересмотреть небольшое расхождение между теорией и результатами более раннего эксперимента в Брукхейвенской национальной лаборатории, который также назывался Muon g-2. Несоответствие может быть признаком того, что новая физика приближается. Ученые хотят знать, верны ли измерения… или это всего лишь отвлекающий маневр. Все вращающиеся заряженные объекты, включая мюоны и их более известные родственники-частицы, электроны, генерируют свои собственные магнитные поля. Сила магнитного поля частицы называется ее «магнитным моментом» или «g-фактором». (Это то, к чему относится часть «g» в «g-2».) Чтобы понять часть «-2» в «g-2», мы должны вернуться немного назад во времени. Спектроскопические эксперименты в 1920-х годах (до открытия мюонов в 1936 году) показали, что электрон имеет собственный спин и магнитный момент. Значение этого магнитного момента, g, было экспериментально установлено равным 2. Что касается того, почему это было важно - то эта загадка вскоре была решена с использованием новой быстрорастущей области квантовой механики. В 1928 году физик Поль Дирак, опираясь на работы Ллевелина Томаса и других, создал теперь известное уравнение, которое объединило квантовую механику и специальную теорию относительности для точного описания движения и электромагнитных взаимодействий электронов и всех других частиц с тем же спиновым квантовым числом. Уравнение Дирака, которое включало спин как фундаментальную часть теории, предсказывало, что g должно быть равно 2, в точности то, что ученые измерили в то время. Но по мере того, как в 1940-х годах эксперименты стали более точными, появились новые доказательства, которые вновь открыли дело и привели к удивительным новым открытиям в квантовой сфере. Оказалось, что электрон обладает небольшим дополнительным магнетизмом, который не учитывается уравнением Дирака. Этот дополнительный магнетизм, математически выражаемый как «g-2» (или величина, которая отличается от предсказания Дирака), известен как «аномальный магнитный момент». Какое-то время ученые не знали, чем это вызвано. Если бы это была загадка убийства, аномальный магнитный момент был бы чем-то вроде дополнительного отпечатка пальца неизвестного происхождения на ноже, которым закололи жертву - небольшая, но подозрительная деталь, которая требует дальнейшего расследования и может раскрыть совершенно новое измерение истории . Физик Джулиан Швингер объяснил аномалию в 1947 году, предположив, что электрон может испускать, а затем повторно поглощать «виртуальный фотон». Мимолетное взаимодействие слегка повысит внутренний магнетизм электрона на десятые доли процента, на величину, необходимую для приведения предсказанного значения в соответствие с экспериментальными данными. Но фотон - не единственный сообщник. Со временем исследователи обнаружили, что существует обширная сеть «виртуальных частиц», которые постоянно появляются и исчезают из квантового вакуума. Вот что было с маленьким вращающимся магнитом электрона. Продолжение следует... Полностью статью можно прочитать здесь. Download:
|
Sign In
