Τα τελικά αποτελέσματα ενός μακροχρόνιου πειράματος στις ΗΠΑ που ανακοινώθηκαν την Τρίτη δείχνουν ότι ένα μικροσκοπικό σωματίδιο συνεχίζει να δρα περίεργα – αλλά αυτό εξακολουθεί να είναι καλό νέο για τους νόμους της φυσικής όπως τους γνωρίζουμε.
«Αυτό το πείραμα είναι ένα τεράστιο επίτευγμα ακρίβειας», δήλωσε η Tova Holmes, πειραματική φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Τενεσί στο Νόξβιλ, η οποία δεν συμμετείχε στη συνεργασία.
Τα μυστηριώδη σωματίδια που ονομάζονται μιόνια θεωρούνται βαρύτερα ξαδέρφια των ηλεκτρονίων. Ταλαντεύονται σα σβούρα μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο και οι επιστήμονες μελετούν αυτή την κίνηση για να διαπιστώσουν αν συμβαδίζει με το θεμελιώδες εγχειρίδιο της φυσικής που ονομάζεται Καθιερωμένο Πρότυπο.
Τα πειράματα της δεκαετίας του 1960 και 1970 φαινόταν να δείχνουν ότι όλα ήταν όπως έπρεπε. Όμως οι δοκιμές στο Brookhaven National Laboratory στα τέλη της δεκαετίας του 1990 και στις αρχές της δεκαετίας του 2000 παρήγαγαν κάτι απρόσμενο: τα μιόνια δεν συμπεριφέρονταν όπως θα έπρεπε.
Ένα πιο ακριβές πείραμα για το μιόνιο
Δεκαετίες αργότερα, μια διεθνής συνεργασία επιστημόνων αποφάσισε να επαναλάβει τα πειράματα με ακόμη μεγαλύτερο βαθμό ακρίβειας. Η ομάδα έτρεξε μιόνια γύρω από μια μαγνητική, δακτυλιοειδή τροχιά – την ίδια που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα του Brookhaven – και μελέτησε την χαρακτηριστική ταλάντωσή τους στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Fermi κοντά στο Σικάγο.
Τα δύο πρώτα σύνολα αποτελεσμάτων – που αποκαλύφθηκαν το 2021 και το 2023 – φαινόταν να επιβεβαιώνουν την παράξενη συμπεριφορά των μιονίων, ωθώντας τους θεωρητικούς φυσικούς να προσπαθήσουν να συμφιλιώσουν τις νέες μετρήσεις με το Καθιερωμένο Πρότυπο.
Το τρίτο και τελικό αποτέλεσμα της συνεργασίας Muon g-2, βασισμένο στα δεδομένα των τελευταίων τριών ετών, συμφωνεί πλήρως με τα προηγούμενα αποτελέσματα, ενισχύοντας περαιτέρω τον πειραματικό μέσο όρο παγκοσμίως.
Τώρα, η ομάδα έχει ολοκληρώσει το πείραμα και δημοσίευσε μια μέτρηση της ταλάντωσης του μιονίου που συμφωνεί με αυτά που βρήκαν προηγουμένως, χρησιμοποιώντας πάνω από τη διπλάσια ποσότητα δεδομένων σε σχέση με το 2023. Υπέβαλαν τα αποτελέσματά τους στο περιοδικό Physical Review Letters.
Η θεωρία επιβιώνει, αλλά το μυστήριο παραμένει
Αυτό δεν σημαίνει, ωστόσο, ότι πλησιάζει το τέλος για την πιο βασική μας κατανόηση του τι συγκρατεί το σύμπαν. Καθώς τα μιόνια έτρεχαν γύρω από την τροχιά τους, άλλοι επιστήμονες βρήκαν έναν τρόπο να εναρμονίσουν τη συμπεριφορά τους με το Καθιερωμένο Πρότυπο με τη βοήθεια υπερυπολογιστών.
Απομένει ακόμη πολλή δουλειά, καθώς οι ερευνητές συνεχίζουν να συνεργάζονται και μελλοντικά πειράματα προσπαθούν να μετρήσουν την ταλάντωση του μιονίου – συμπεριλαμβανομένου ενός στο Ιαπωνικό Ερευνητικό Συγκρότημα Επιταχυντών Πρωτονίων (J-PARC), το οποίο αναμένεται να ξεκινήσει κοντά στο τέλος της δεκαετίας. Οι επιστήμονες εξακολουθούν επίσης να αναλύουν τα τελικά δεδομένα του μιονίου για να διαπιστώσουν αν μπορούν να αντλήσουν πληροφορίες για άλλες μυστηριώδεις οντότητες, όπως η σκοτεινή ύλη.
«Αυτή η μέτρηση θα παραμείνει σημείο αναφοράς … για πολλά χρόνια ακόμη», δήλωσε ο Marco Incagli από το Εθνικό Ινστιτούτο Πυρηνικής Φυσικής στην Ιταλία.
Με το να τιθασεύουν τα μιόνια, οι επιστήμονες προσπαθούν να απαντήσουν σε θεμελιώδη ερωτήματα που εδώ και καιρό προβληματίζουν την ανθρωπότητα, δήλωσε ο Peter Winter από το Εργαστήριο Argonne.
«Δεν είμαστε όλοι περίεργοι να καταλάβουμε πώς λειτουργεί το σύμπαν;» είπε ο Winter.
Περισσότερες πληροφορίες:
R. Aliberti et al, The anomalous magnetic moment of the muon in the Standard Model: an update, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2505.21476 , arxiv.org/abs/2505.21476
Fermilab: Muon g-2 announces most precise measurement of the magnetic anomaly of the muon
Πληροφορίες περιοδικού: Physical Review Letters
