Elektronların manyetizması, parçacık fiziğinin en kesin tahminini doğruluyor

Şimdiye kadar hiç kimse bir parçacığı bundan daha sıkı bir şekilde incelememiştir.

Yeni bir deneyde, bilim adamları elektronun manyetik özelliğini her zamankinden daha dikkatli bir şekilde ölçerek, bir temel parçacığın herhangi bir özelliğinin şimdiye kadarki en hassas ölçümünü yaptılar. Elektron manyetik momenti olarak bilinen bu, parçacık tarafından taşınan manyetik alanın gücünün bir ölçüsüdür.

Bu özellik, parçacık fiziğinin standart modeli, parçacıkları ve kuvvetleri atom altı düzeyde tanımlayan teori tarafından tahmin edilir. Aslında, bu teori tarafından yapılan en kesin tahmindir.

Bilim adamları, yeni ultra hassas ölçüm ve tahmini karşılaştırarak teorinin şimdiye kadarki en katı testlerinden birini yaptılar. Fizikçilerin 17 Şubat’ta Physical Review Letters’da yayımladıkları rapora göre, yeni ölçüm, standart modelin yaklaşık olarak trilyonda 1 veya yüzde 0,1 milyarda biri öngörüsüne uyuyor.

Bir teori, yüksek hassasiyette bir tahminde bulunduğunda, bu, bir fizikçinin Yarasa Sinyali gibidir ve araştırmacıları onu test etmeye çağırır. Evanston, Illinois’deki Northwestern Üniversitesi’nden fizikçi Gerald Gabrielse, “Bazılarımız için dayanılmaz” diyor.

Manyetik momenti ölçmek için Gabrielse ve meslektaşları tek bir elektronu aylarca incelediler, onu bir manyetik alana hapsettiler ve mikrodalgalarla ayarlandığında nasıl tepki verdiğini gözlemlediler. Ekip, elektron manyetik momentini trilyonda 0,13 parça veya yüzde 0,000000000013 olarak belirledi.

Titizlik gerektiren bir ölçüm karmaşık bir iştir. Berkeley’deki California Üniversitesi’nden fizikçi Holger Müller, “O kadar zorlu ki, Gabrielse ekibi dışında kimse bunu yapmaya cesaret edemiyor” diyor.

Fizikçilerden oluşan bir ekip (resimde) bir tuzakta (deneysel aparat gösterilmiştir) tek bir elektron yakaladı ve elektron manyetik momenti adı verilen bir özelliği ölçmek için onu aylarca inceledi.Laura Nevins

Yeni sonuç, 14 yılı aşkın süredir devam eden ve yine Gabrielse’nin ekibi tarafından yapılan önceki ölçüme göre iki kattan daha fazla kesinliğe sahip. Şimdi araştırmacılar nihayet kendilerini aştılar. “Gördüğümde [paper] ‘Vay canına, başardılar’ dedim” diyor, standart modele göre elektron manyetik momentini hesaplamak için çalışan İtalya’daki Padua Üniversitesi’ne bağlı teorik fizikçi Stefano Laporta.

Standart modelin yeni testi, başka bir özenli ölçümde bir muamma olmasaydı daha da etkileyici olurdu. Biri Paris’teki Kastler Brossel Laboratuvarı’ndan fizikçi Saïda Guellati-Khélifa ve diğeri Müller tarafından yönetilen son iki deney, elektromanyetik etkileşimlerin gücünü karakterize eden ince yapı sabiti adı verilen bir sayının değeri konusunda fikir ayrılığına düşüyor (SN: 4/). 12/18). Bu sayı, standart modelin elektron manyetik momenti tahmini için bir girdidir. Dolayısıyla anlaşmazlık, yeni testin kesinliğini sınırlıyor. Bu tutarsızlık çözülürse, test şimdi olduğundan 10 kat daha hassas hale gelecekti.

Sağlam standart model, onlarca yıldır bir dizi deneysel teste dayandı. Ancak bilim adamları bunun her şeyin başı ve sonu olduğunu düşünmüyor. Bunun nedeni kısmen, kozmos üzerinde yerçekimi etkisi uygulayan görünmez bir madde olan karanlık maddenin varlığı gibi gözlemleri açıklamamasıdır. Ve evrenin neden antimaddeden daha fazla madde içerdiğini söylemiyor (SN: 22/9/22). Bu yüzden fizikçiler, standart modelin bozulduğu durumları aramaya devam ediyor.

Standart modelin başarısızlığının en umut verici ipuçlarından biri, elektronun değil, elektronun ağır bir akrabası olan müonun manyetik momentidir. 2021’de bu özelliğin ölçümü, standart model tahminleriyle (SN: 7/4/21) olası bir uyumsuzluğa işaret etti.

Physics dergisindeki yeni elektron manyetik moment makalesine bir yorum yazan Guellati-Khélifa, “Bazı insanlar bu tutarsızlığın standart modelin ötesinde yeni fiziğin imzası olabileceğine inanıyor” diyor. Eğer öyleyse, müonu etkileyen herhangi bir yeni fizik elektronu da etkileyebilir. Bu nedenle, elektron manyetik momentinin gelecekteki ölçümleri de tahminden sapabilir ve sonunda standart modelin kusurlarını ortaya çıkarabilir.

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu