После более чем двух десятилетий теоретических и экспериментальных изысканий учёные Fermilab опубликовали финальные результаты эксперимента Muon g−2, целью которого было проверить, соответствует ли магнитный момент мюона предсказаниям Стандартной модели. Предыдущие измерения намекали на возможное отклонение, что породило волну ожиданий о том, что это будет первое подтверждение физики за пределами Стандартной модели. Но финальный анализ охладил энтузиазм: если использовать альтернативный, более современный способ расчёта, то никакого расхождения с теорией уже нет.
Магнитный момент мюона, или точнее его аномальная часть (обозначаемая g−2), отражает, как эта частица взаимодействует с квантовым вакуумом — фоновой «пеной» из виртуальных частиц. Даже малейшее отличие между теорией и экспериментом может указывать на существование новых, пока неизвестных частиц или взаимодействий.
Эксперимент Muon g−2 в Fermilab использовал хранилище из сверхпроводящего магнита, где мюоны циркулировали в течение долей секунды. Их магнитный момент определяли по тому, как изменяется направление спина. Финальные результаты имеют рекордную точность — ошибка составляет всего 0,2 части на миллион. Это делает измерение самым точным в истории элементарной частицы, превышающим точность даже измерений для электрона.
Ранние итоги указывали на отклонение от теоретического предсказания на 4,2 сигма — достаточно, чтобы заинтересовать физиков, но недостаточно для объявления открытия. Однако теперь команда использовала альтернативный подход для расчёта теоретического значения — не через экспериментальные данные по столкновениям х-протонов, а через вычисления в решёточной квантовой хромодинамике (lattice QCD), выполняемые на суперкомпьютерах. Результаты этих независимых расчётов оказались ближе к эксперименту и существенно уменьшили расхождение.
Таким образом, по словам команды, если принять расчёты lattice QCD как корректные, то между теорией и измерением больше нет статистически значимого расхождения. Это означает, что Стандартная модель по-прежнему выдерживает проверки, и открытие новой физики откладывается.
Тем не менее, исследователи подчёркивают, что сам по себе эксперимент остаётся выдающимся достижением, а уточнённые данные будут полезны при тестировании других моделей. В ближайшие годы расчёты продолжат совершенствовать, а группа Muon g−2 планирует опубликовать объединённый анализ всех данных до 2026 года.