Voorlopige resultaten van twee experimenten suggereren dat er iets mis kan zijn met de fundamentele manier waarop natuurkundigen denken dat het universum werkt, een vooruitzicht dat het gebied van deeltjesfysica zowel verbijsterd als opgewonden heeft.

Kleine deeltjes die muonen worden genoemd, doen niet helemaal wat van hen wordt verwacht in twee verschillende langlopende experimenten in de Verenigde Staten en Europa. De verwarrende resultaten - indien bewezen juist - onthullen grote problemen met de regelboeken die natuurkundigen gebruiken om te beschrijven en te begrijpen hoe het universum op subatomair niveau werkt.

"We denken dat we de hele tijd in een zee van achtergronddeeltjes zwemmen die gewoon niet direct zijn ontdekt, Chris Polly, mede-hoofdwetenschapper van het Fermilab-experiment, zei tijdens een persconferentie. "Er kunnen monsters zijn die we ons nog niet hebben kunnen voorstellen en die uit het vacuüm tevoorschijn komen en interactie hebben met onze muonen en dit geeft ons een venster om ze te zien."

het regelboek, het standaardmodel genoemd, werd ongeveer 50 jaar geleden ontwikkeld. Experimenten die gedurende tientallen jaren zijn uitgevoerd, bevestigden keer op keer dat de beschrijvingen van de deeltjes en de krachten die het universum vormen en besturen, behoorlijk kloppen. Tot nu.

"Nieuwe deeltjes, nieuwe fysica ligt misschien net buiten ons onderzoek, "Zei de deeltjesfysicus Alexey Petrov van de Wayne State University. "Het is verleidelijk."

Fermilab van het Amerikaanse Energy Department maakte woensdag de resultaten bekend van 8,2 miljard races langs een circuit buiten Chicago dat, hoewel ho-hum voor de meeste mensen, natuurkundigen in beweging heeft:de magnetische velden van de muonen lijken niet te zijn wat het standaardmodel zegt dat ze zouden moeten zijn. Dit volgt op nieuwe resultaten die vorige maand werden gepubliceerd van de Large Hadron Collider van het European Centre for Nuclear Research, die een verrassend aandeel deeltjes vond in de nasleep van botsingen met hoge snelheid.

Indien bevestigd, de Amerikaanse resultaten zouden de grootste bevinding zijn in de bizarre wereld van subatomaire deeltjes in bijna 10 jaar, sinds de ontdekking van het Higgs-deeltje, vaak het "God-deeltje" genoemd, " zei Aida El-Khadra van de Universiteit van Illinois, die werkt aan theoretische natuurkunde voor het Fermilab-experiment.

Het doel van de experimenten, legt Johns Hopkins University theoretisch natuurkundige David Kaplan uit, is om deeltjes uit elkaar te trekken en erachter te komen of er "iets grappigs aan de hand is" met zowel de deeltjes als de schijnbaar lege ruimte ertussen.

"De geheimen leven niet alleen in materie. Ze leven in iets dat de hele ruimte en tijd lijkt te vullen. Dit zijn kwantumvelden, "Zei Kaplan. "We stoppen energie in het vacuüm en zien wat eruit komt."

Beide reeksen resultaten hebben betrekking op de vreemde, vluchtig deeltje genaamd het muon. Het muon is de zwaardere neef van het elektron dat om het centrum van een atoom draait. Maar het muon maakt geen deel uit van het atoom, het is onstabiel en bestaat normaal gesproken slechts twee microseconden. Nadat het in 1936 in kosmische straling was ontdekt, bracht het wetenschappers zo in verwarring dat een beroemde natuurkundige vroeg:"Wie heeft dat besteld?"

"Sinds het allereerste begin zorgde het ervoor dat natuurkundigen hun hoofd krabden, " zei Graziano Venanzoni, een experimenteel fysicus in een Italiaans nationaal laboratorium, die een van de topwetenschappers is van het Amerikaanse Fermilab-experiment, genaamd Muon g-2.

Het experiment stuurt muonen rond een gemagnetiseerd spoor dat de deeltjes lang genoeg in stand houdt zodat onderzoekers ze van dichterbij kunnen bekijken. Voorlopige resultaten suggereren dat de magnetische "spin" van de muonen 0,1% afwijkt van wat het standaardmodel voorspelt. Dat klinkt misschien niet als veel, maar voor deeltjesfysici is het enorm - meer dan genoeg om het huidige begrip op zijn kop te zetten.

Onderzoekers hebben nog een jaar of twee nodig om de resultaten van alle ronden rond de 14 meter lange baan te analyseren. Als de resultaten niet veranderen, het zal tellen als een belangrijke ontdekking, zei Venanzoni.

Afzonderlijk, bij 's werelds grootste atoomvernietiger bij CERN, natuurkundigen hebben daar protonen tegen elkaar laten botsen om te zien wat er daarna gebeurt. Een van de verschillende afzonderlijke experimenten van de deeltjesversneller meet wat er gebeurt als deeltjes die schoonheid of bottom-quarks worden genoemd, botsen.

Het standaardmodel voorspelt dat deze crashes van beauty-quarks moeten resulteren in een gelijk aantal elektronen en muonen. Het is een beetje zoals het opgooien van een munt 1, 000 keer en ongeveer evenveel kop en munt krijgen, zei Chris Parkes, hoofd van het schoonheidsexperiment Large Hadron Collider.

Maar dat is niet wat er is gebeurd.

Onderzoekers verdiepten zich in de gegevens van verschillende jaren en een paar duizend crashes en vonden een verschil van 15%, met aanzienlijk meer elektronen dan muonen, zei experimentonderzoeker Sheldon Stone van de Universiteit van Syracuse.

Geen van beide experimenten wordt tot nu toe een officiële ontdekking genoemd, omdat er nog steeds een kleine kans is dat de resultaten statistische eigenaardigheden zijn. Door de experimenten vaker uit te voeren - in beide gevallen gepland - zou, over een jaar of twee, de ongelooflijk strenge statistische vereisten voor natuurkunde bereiken om het als een ontdekking te begroeten, aldus onderzoekers.

Als de resultaten stand houden, ze zouden "elke andere gemaakte berekening" in de wereld van de deeltjesfysica op zijn kop zetten, zei Kaplan.

"Dit is geen fudge-factor. Dit is iets mis, ' zei Kaplan. Dat iets kan worden verklaard door een nieuw deeltje of een nieuwe kracht.

Of deze resultaten kunnen fouten zijn. In 2011, een vreemde bevinding dat een deeltje genaamd een neutrino sneller leek te reizen dan het licht het model bedreigde, maar het bleek het resultaat te zijn van een los probleem met de elektrische verbinding in het experiment.

"We hebben al onze kabelverbindingen gecontroleerd en we hebben gedaan wat we konden om onze gegevens te controleren. ' zei Stone. 'We hebben er een beetje vertrouwen in, maar je weet maar nooit."

© 2021 The Associated Press. Alle rechten voorbehouden. Dit materiaal mag niet worden gepubliceerd, uitzending, herschreven of gedistribueerd zonder toestemming.