"g-2" эксперимент в Фермилаб

Сегодняшний APOD. Сердце "g-2" эксперимента в Брукхейвенской национальной лаборатории (Фермилаб).

Одной из важных постоянных физикии элементарных частиц является g-фактор. Он определяет величину магнитного момента ряда элементарных частиц. "Классическая" квантовая теория предсказывает, что g-фактор для лептонов (к ним относятся электрон, мюон и таон) должен быть в точности равен 2. Однако, результаты экспериментов показывают, что это значение слегка отличается от двойки (например, измерения на электронах дают значение g = 2.0023). Эта поправка, хоть и мала, указывает на важные физические механизмы, которые мы не до конца понимаем и является важным предметом рассмотрения квантовой теории поля. Сегодня считается, что отличие g-фактора от двойки является следствием взаимодействия лептонов с виртуальными частицами, которыми заполнен вакуум. И хотя квантовая теория поля предсказывает g-фактор электрона с высокой точносью, измерения на мюонах не столь однозначны. Именно поэтому физики не жалеют денег и проводят всё более точные "g-2" эксперименты, ведь их интерпретация может дать фундаментальные сведения о "шестерёнках" природы и даже открыть новые виды частиц.

В кольцевом ускорителе на фото изучается движение пучка мюонов и их распад в экстремально однородном магнитном поле. Мюон это в некотором роде близнец электрона с большей массой (старший толстый брат). Он является очень короткоживущей частицей (период полураспада 2.2 микросекунды) и распадается на позитрон и два нейтрино. Испускаемые при распаде позитроны регистрируются детекторами кольца и дают важные сведения о динамике взаимодействия мюонов с магнитным полем.