Już od stu lat fizycy prowadzeni są za nos przez jedną tajemniczą liczbę. Miało być prosto – moment magnetyczny fundamentalnej cząstki, mionu, miał wynosić dokładnie 2. Szybko jednak okazało się, że natura lubi drobne niedopowiedzenia. Zamiast czystego, okrągłego "2", fizycy otrzymali enigmatyczne "g-2". I zaczęły się schody.
Miony są jak elektrony, ale na sterydach – prawie 200 razy cięższe. Ta dodatkowa masa sprawia, że zachowują się jak maleńkie magnesy wirujące w zewnętrznym polu magnetycznym. Zmiany kierunku – czyli precesja – jest opisywana właśnie przez czynnik g. Każda drobna anomalia w wartości tej liczby może wskazywać, że Model Standardowy, najdokładniejsza jak dotąd teoria opisująca wszechświat na poziomie cząstek elementarnych, coś przeoczył.
Eksperyment Mion g-2 nie powstał dla zabawy. To test o najwyższą stawkę – weryfikację Modelu Standardowego, który jest jak mapa fizyki cząstek. Każde najmniejsze odchylenie od przewidywań teoretycznych otwiera furtkę do nowych odkryć. Do cząstek, których jeszcze nie znamy. Do zagadek fizyki, które jak na razie są poza naszym zasięgiem. Ale mimo wszystko, są naprawdę blisko.
3 czerwca 2025 roku zespół eksperymentu Mion g-2 ogłosił wynik wieloletnich badań w Fermilab. Pomiar z lat 2021-2023 ustanawia nowy rekord precyzji: 127 miliardowej miejsc po przecinku. Dla fizyka to jak trafienie w ruchomy cel wielkości włosa, strzelając z drugiego końca miasta.
Naukowcy nie poszli na skróty. Magnetyczny pierścień przechowywany pierwotnie w Brookhaven National Laboratory został przetransportowany do Fermilab. Nie helikopterem, nie samolotem – tylko drogą morską, a potem ciężarówką, by zachować integralność delikatnych systemów. To było jak przewiezienie bombki choinkowej przez pół świata, bez najmniejszej rysy.
Eksperyment g-2 połączył fizyków wysokich energii, atomowych, akceleratorowych i jądrowych. Jedna grupa nie rozwiązałaby wszystkich problemów sama. To unikalne połączenie kompetencji pozwoliło nam pokonać bariery, które wcześniej wydawały się nie do przejścia. I co najważniejsze, przez lata eksperyment był ulepszany. W 2023 roku wprowadzono kluczowe modyfikacje jakości wiązki mionów. Poprawa integralności danych sprawiła, że wynik eksperymentu nabrał ostatecznego kształtu, osiągając precyzję, o której wcześniej nawet nie śniono.
Dla fizyki teoretycznej to potężny, wręcz bolesny sprawdzian. Przez lata podejrzewano, że rozbieżność między teorią a eksperymentem może podsunąć nam "pomysł" na nowe, nieznane jeszcze cząstki. Jednak najnowsze pomiary z Fermilab są bliższe niedawnym prognozom teoretycznym opartym na zaawansowanych metodach obliczeniowych. To ochładza entuzjazm tych, którzy marzą o nowej fizyce cząstek elementarnych.
Dla fizyków eksperymentalnych natomiast to triumf ich metodologii. Dokładność i precyzja, jaką osiągnęli, wyznacza standardy na kolejne dekady. Mion g-2 stanie się podręcznikowym przykładem tego, jak "robić" fizykę na najwyższym poziomie.
Eksperyment w Fermilab kończy się, ale to nie koniec przygody z mionami. Kolejne próby zmierzenia tej anomalii podejmie japoński ośrodek Japan Proton Accelerator Research Complex na początku lat 30. XXI wieku. Na początku ich drogi trudno będzie mówić o tak daleko idącej precyzji, ale naukowcy liczą na to, że kolejne pomiary znów wstrząsną naszą wiedzą o świecie.
Czytaj również: Tak CERN będzie badać rozpad bozonu Higgsa. Tu nie będzie kompromisów
Do tego czasu fizycy teoretyczni nie odpuszczą – będą nadal poszukiwać rozwiązań rozbieżności między różnymi metodami obliczeń. Ich celem jest uzyskanie pewności, czy mion skrywa jeszcze jakąś tajemnicę, której Model Standardowy nie jest w stanie wyjaśnić.
Dla nauki to lekcja, że chadzanie na skróty nie jest dobrą drogą. Że warto walczyć o każdy ułamek precyzji. I że największe odkrycia często ukrywają się w najmniejszych odchyleniach od przewidywań. Pytanie, co dalej z badaniami i co przyniosą nam w kolejnych latach.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
