Isang Eksperimento Gamit ang isang Proton at Muon Gumagawa ng Physics Fail

Ang pisika ay masiraan ng ulo, at hindi palaging sinusunod ang mga batas na inatasan natin sa huling ilang libong taon ng naipon na pag-obserba at pag-aaral. Kaso sa punto: isang bagong pag-aaral na inilathala ngayon sa Agham na nagpapakita kung gaano ang laki ng radius ng proton ay natutukoy sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan nito sa iba, ang mas maliit na mga particle ay maaaring magbago nang labis upang maantala ang mga pangunahing mga teorya na nakatali sa Standard Model at mekanika ng quantum. Sa ibang salita, ang isang bagay ay fucky. Oh goodie!

Tingnan, ang isang radius ng proton (ang mga proton ay naninirahan sa nucleus ng isang atom, kasama ang mga neutron) na mga pagbabago batay sa anumang mga elektron na nag-oorbit nito. Ang mga electron ay nagdudulot ng mga pagbabago sa kabuuang singil ng isang atom na nakakaapekto sa kung ano ang magiging radius ng orbital. Gayunman, nalaman ng nakaraang pananaliksik na ang paglalagay ng mas mabigat na bersyon ng elektron - na tinatawag na a muon - sa orbit ng isang proton ay lumilikha ng isang tunay na kakaiba bersyon ng isang hydrogen atom na lumilikha ng radius ng proton wala kaming modelo para sa tamang pagkalkula. Sa ibang salita, kumakalat ang aming physics shit up.

Talaga, ang mabigat na elektron ng muon ay nagtatapon ng wrench sa paggamit ng mga modelong pisisista upang matukoy ang istraktura at pag-uugali ng mga maliit na particle. Ang bagong pag-aaral na pinag-uusapan ay karaniwang tiningnan upang kumpirmahin na may problema sa pamamagitan ng paglalagay ng isang muon sa paligid ng orbit ng deuterium - isang mabigat na isotope ng hydrogen.

Kung walang problema - i.e., kung tama ang mga siyentipiko ng mga tradisyonal na notisya ng physics at ang buong balangkas ng uniberso - ang orbit ng deuterium proton ay maaaring tumugon sa isang predictable, na-naobserbahang paraan sa muon.

Sa halip, yep, ang shit ay kakaiba. Ang radius ng deuterium proton ay naging ganap na nakakalat at hindi naaayon sa isang paraan na hindi pa rin maitatala o mapaghuhula ng mga mananaliksik.

At sa kasamaang palad, walang paraan upang mapagkasundo ang palaisipan na ito sa kasalukuyang mga teoryang physics.

Ars Technica ay may isang magandang magandang rundown kung paano ang eksaktong eksperimento ang gumagana, kung ikaw ay interesado sa pagkuha ng isang hitsura. Ang pangunahing takeaway, gayunpaman, ay ang mga resulta ay sa labas ng threshold ng pagiging isang statistical error - kung ano ang pananaliksik koponan Nakita ay talagang isang anomalya na, well, dapat mangyari. Wala tayong paraan upang ipaliwanag ito ngayon.

Tulad ng lahat ng pananaliksik na nagtaas ng higit pang mga tanong kaysa sa mga sagot, ang tanging bagay na magagawa natin upang malutas ang misteryo na ito ay upang magpatakbo ng higit pang mga pag-aaral at mangolekta ng higit pang mga sukat na maaaring magbigay ng higit na kalinawan.