|
|
 Rewiever
Прецизионные результаты в мюонной физикеПятница, 07 Июня 2025 г. 00:01 (ссылка)
Фермилаб уверенно завершил эксперимент по проверке Стандартной модели, точку в котором всё же поставят исследования в Новосибирске 3 июня 2025 года международная коллаборация Muon g-2 сообщила итоговую величину аномального магнитного момента мюона (АМММ), измеренную в эксперименте, который в течение последнего десятилетия проводился в Фермилаб (США). Была достигнута рекордная в мире точность 127 миллиардных долей, или около 0.000013%.  Неделю назад, 27 мая 2025 года, коллаборация Muon g-2 Theory Initiative опубликовала актуальный расчет величины АМММ, предсказанной СМ. Точность теоретического расчета пока что уступает эксперименту. Результаты измерения и расчета прекрасно согласуются между собой, что означает, что СМ прошла проверку на новом уровне точности. Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) входит в обе коллаборации. В значительной степени именно прецизионные результаты, получаемые на коллайдере ВЭПП-2000, определяют точность теоретического предсказания АМММ. В ближайшие несколько лет новосибирские физики планируют масштабную модернизацию коллайдера ВЭПП-2000, которая позволит повысить точность предсказания АМММ в несколько раз и сделает её сопоставимой с точностью нового измерения Фермилаб.АМММ, который измерялся в эксперименте Muon g-2, это дополнительный вклад в величину магнитного момента мюона, который возникает из-за того, что мюон взаимодействует с виртуальными частицами, которые все время рождаются и исчезают даже в пустом пространстве, в вакууме. Уникальность АММ мюона состоит в том, что он очень чувствителен к вкладу всех частиц и сил, которые существуют в природе – даже тех, которые не описываются СМ. АМММ есть у любой заряженной частицы, но наиболее интересно его изучать именно у мюона, потому что по меркам микромира мюон живет относительно долго (целых 2 микросекунды), что позволяет провести измерение с очень высокой точностью. Еще одно преимущество мюона в том, что он более чем в 200 раз тяжелее электрона, и его АММ гораздо чувствительней, примерно в 43000 раз, к вкладу тяжелых частиц – а именно такие новые частицы предсказывают многие модели, расширяющие СМ. Под расширениями СМ физики подразумевают более общие теории, которые предсказывают и описывают явления за рамками существующей теории микромира, иногда их также называют теориями Новой физики. Эксперимент Muon g-2 стартовал в 2017 г. Он стал продолжением предыдущего измерения АМММ, который проводился в Брукхейвенской лаборатории (БНЛ, США) в конце 90-х – начале 2000-х. Часть оборудования, в том числе мюонное накопительное кольцо, было перевезено из БНЛ в Фермилаб. Более десяти лет специалистам потребовалось, чтобы спланировать и подготовить эксперимент. В 2017 г. начался набор данных, который продолжался в течение шести лет. За этот период коллаборация два раза объявляла результаты измерения АМММ (в 2021 г. и в 2023 г.), которые были основаны на обработке части набранных данных. Уже тогда эксперимент был более чем в два раза точнее результата БНЛ. В 2025 г. Фермилаб поставил финальную точку – результат, объявленный 3 июня, получен на основе полного массива данных, а эксперимент считается завершенным. «Это очень волнующий момент, мы не только достигли своих целей, но и превзошли их, что не так-то просто для таких точных измерений», – прокомментировал руководитель коллаборации Muon g-2, физик Аргоннской национальной лаборатории Питер Винтер в официальном пресс-релизе Фермилаб. «Muon g-2 очень успешный эксперимент по многим параметрам, – добавил заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе, заведующий кафедрой физики элементарных частиц НГУ член-корреспондент РАН Иван Логашенко. – Чтобы настолько увеличить точность, потребовалось набрать в 20 раз больше данных, чем в эксперименте Брукхейвенской лаборатории, а это само по себе является огромным достижением. Удалось снизить все неточности эксперимента на беспрецедентном уровне. Над экспериментом трудилась международная коллаборация из 200 физиков многих стран мира, в том числе из России, из нашего Института. На данный момент – это самое точное измерение АМММ. В ближайшие 10 лет на ускорительном комплексе J-PARC (Япония) планируют сделать свое измерение АМММ и, возможно, побить рекорд Фермилаб, но это еще очень далекое будущее». ИЯФ СО РАН принимает участие, как в завершившемся эксперименте Muon g-2, так и в работе коллаборации Muon g-2 Theory Initiative. ... «Суть того способа, который позволяет провести всеобъемлющую проверку СМ, состоит не только в измерении АМММ, но и в сравнении получившегося значения с той величиной АМММ, которую предсказывает СМ, – пояснил Иван Логашенко. – Совпадение этих чисел означает, что теория верна и что мы всё в ней понимаем на том уровне точности, которого достигли. Если же разница между ними большая, это говорит об обратном, что мы видим явления за рамками СМ». В 2023 г. Muon g-2 представил результат измерения АМММ, основанном приблизительно на 1/3 всех данных, набранных в эксперименте. На тот момент предсказание СМ было основано на расчете, проведенным коллаборацией Muon g-2 Theory Initiative и опубликованным в 2020 г. Разница между двумя этими значениями тогда была довольно большой – почти пять стандартных отклонений, или пять сигм. Этот факт в физическом сообществе обсуждался, как потенциальное наблюдение Новой физики, то есть физики за рамками Стандартной модели. Точность измерения АМММ составила 0.000013%, что в четыре раза улучшает точность измерения БНЛ 2001 г. Полный текст и иллюстрации: сайт ИЯФ СО РАН
Rewiever
Отставники ЦЕРН в ИЯФ без работы не останутсяВторник, 02 Апреля 2024 г. 23:43 (ссылка)
Новосибирские физики проектируют уникальный коллайдер После того как Совет ЦЕРНа (Европейского центра ядерных исследований) принял решение прекратить сотрудничество с российскими учеными с ноября 2024 года, нужно разработать и принять госпрограмму развития фундаментальной физики элементарных частиц. Так считают ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН. Напомним, что речь идет о прекращении доступа в ЦЕРН около 500 российских ученых. - Это общее число зарегистрированных в базе данных ЦЕРНа. Одновременно столько там никогда не было, все ездили в командировки. Из ИЯФа - человек 40, кто на один месяц в год, кто на два-три, - поясняет доктор физико-математических наук Юрий Тихонов. - Наши сотрудники всегда соблюдали баланс, чтобы работы там не мешали, а помогали работам здесь. Так что никакой трагедии для нас нет. Мы решили дверью не хлопать: передаем дела, пишем инструкции по своей зоне ответственности. И без работы те, кого не будут пускать в Швейцарию, в Сибири не останутся..  - "Например, у нас накопился огромный объем данных для анализа в экспериментах на ВЭПП-2000, - отмечает замдиректора ИЯФа Иван Логашенко. Но если для российских ученых закроют двери в западные центры физики высоких энергий, не начнет ли наша наука отставать от мирового уровня? А без этого невозможно развитие самых передовых технологий. Значит, нам нужна государственная программа по физике элементарных частиц. - Пример такой прорывной программы в России уже есть - это ФНТП развития нейтронных и синхротронных исследований под руководством головной организации НИЦ "Курчатовский институт", - говорит директор ИЯФ СО РАН Павел Логачев. - В её рамках реализуется проект "СКИФ" - источника синхротронного излучения поколения 4+(см.). Он позволит решить задачи химии, биохимии, материаловедения. Фундаментальные исследования в физике высоких энергий сразу дают отдачу - мы получаем не только новые знания, но одновременно и мощный инструмент для исследований в других сферах науки.  Новосибирские физики уже проектируют новый электрон-позитронный коллайдер ВЭПП-6. Чтобы построить его быстрее и дешевле, предполагается использовать имеющуюся инфраструктуру ВЭПП-3 и ВЭПП-4 (см.). Стоимость работ оценивается примерно в 20 миллиардов рублей - вдвое меньше, чем на "СКИФе". Проект будет готов через три года, когда ВЭПП-4 исчерпает свой ресурс.По словам замдиректора ИЯФ СО РАН Евгения Левичева, энергия пучка будет в диапазоне 1-2,2 ГэВ, а светимость на порядок лучше, чем в существующих коллайдерах. Вообще сейчас в мире нет коллайдеров, работающих в этом диапазоне энергий и дающих такую высокую светимость (количество рождений элементарных частиц при столкновении пучков электронов и позитронов). Новый коллайдер может закрыть потребности физиков в этой области энергий примерно на 20 лет. Такой диапазон позволит проводить исследования в области сильных взаимодействий легких кварков. Например, открыть предсказанный теоретиками "глюоний" - частицу, состоящую только из глюонов. Вообще без кварков. А также провести более точные измерения магнитного момента мюона. Физики называют его "аномальным", поскольку экспериментальные данные не согласуются с результатами, рассчитанными на основе Стандартной модели. И надеются отыскать в этом противоречии дорожку к Новой физике. Как это было По условиям договора поставленное Россией оборудование для Большого адронного коллайдера остается российской собственностью, но забрать его можно только после окончания его работы, которое запланировано на 2043 год. Одним из основных поставщиков был ИЯФ СО РАН. О том, как это было, вспоминает академик Александр Скринский, возглавлявший институт в 1977 - 2015 годах: "В кризисные 90-е годы крупные научные проекты в стране были свернуты, и российские институты надеялись участвовать в создании американского Сверхпроводящего суперколлайдера, который начали строить в Техасе, и в последующих экспериментах. Но в Белом доме сменилась власть - демократ Билл Клинтон тут же свернул проект, начатый при президенте-республиканце. Десятки километров уже построенных тоннелей были засыпаны. Тогда я предложил схему участия нашего института в проекте по строительству Большого адронного коллайдера. Мы брались изготовить уникальное оборудование за 1/3 стоимости, заложенной в смету проекта. Такую же сумму нам выделяло правительство РФ. Выигрывали все: ЦЕРН экономил деньги, Россия становилась полноправным участником важнейшего научного проекта за 1/3 финансирования, а наш институт вел интересующие нас работы с последующим участием в экспериментах на коллайдере БАК. И все получилось. Мы поставили 5 тысяч тонн высокотехнологичного оборудования в ЦЕРН. Вслед за нами по такой же схеме стали работать в Дубне и Протвино".
Rewiever
Долгий путь к уточнению Стандартной моделиВторник, 18 Апреля 2023 г. 22:03 (ссылка)
Каждая заряженная элементарная частица является и маленьким магнитом, проворачивающимся в магнитном поле, а по углу его поворота измеряется величина АММ. Мюоны хороши для исследований тем, что физики умеют получать эти частицы в больших количествах, а кроме того, они живут относительно долго ― 2 микросекунды. Мюон в 200 раз тяжелее электрона, а его АММ чувствительней к вкладу тяжелых частиц в 40000 раз. «Поэтому именно для мюона интереснее всего сравнить величину АММ, измеренную в эксперименте, с предсказанием Стандартной модели. Если мы увидим отличие, то это указывает на «Новую физику» ― что существуют какие-то силы и частицы, которые вносят свой вклад в АММ и которые мы не учитываем в Стандартной модели», ― сказал заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе доктор физико-математических наук И.Б. Логашенко. Результаты измерений ученых ИЯФ СО РАН, получение которых вместе с постройкой коллайдера заняли 20 лет, значительно отличаются от тех, что раньше получали в мире. Разница между предсказанным Стандартной моделью значением АМММ и полученным в эксперименте сократилась примерно в четыре раза.  «Мы не понимаем, почему у нас получился результат, отличающийся от всех предыдущих. Мы уверены в нашем результате, было сделано огромное количество проверок. По моему убеждению, анализ данных, который мы провели, был наиболее тщательный среди всех, которые были сделаны раньше. Это не удивительно ― мы учились на опыте других в том числе. Но и прошлые измерения проводили очень серьезные научные группы. Предстоит еще понять, что отличает наши измерения от всех остальных», ― рассказал И.Б. Логашенко на пресс-конференции. Ученый добавил, что сейчас очень важно, чтобы измерения российских ученых подтвердили в других институтах. Для верификации результата требуются независимые эксперименты. При этом даже подтверждение измерений ученых ИЯФ СО РАН будет означать не то, что «Новой физики» нет, а скорее то, что она должна проявляться при больших энергиях. «Закрывает ли наш результат возможность существования «Новой физики»? Конечно, нет. Вопрос ― в точности… Чем тяжелее частицы, которые мы еще не открыли, тем они дают меньший вклад в аномальный магнитный момент мюона. Поэтому наша разрешающая способность ― то, до каких энергий мы увидим вклад гипотетических частиц, ― зависит от точности измерений. С той точностью, которую мы измерили ― да, закрывает. Мы можем сказать, что не может быть частиц легче определенной массы. Но частицы с большой массой могут быть», ― сказал И.Б. Логашенко. Теперь ученые ждут независимого подтверждения измерений. Кроме того, уточняющие данные ждут со второго детектора коллайдера ВЭПП-2000 - СНД. В течение следующих двух лет ученые планируют получить новые данные, чтобы подтвердить существующие. Еще лет пять-шесть займет модернизация детектора, после чего опять начнется очередной набор информации. Тогда ученые планируют увеличить точность измерений в два-три раза, но на это уйдет ориентировочно 10 лет.
|
|
|
LiveInternet.Ru |
Ссылки: на главную|почта|знакомства|одноклассники|фото|открытки|тесты|чат О проекте: помощь|контакты|разместить рекламу|версия для pda |
