Vier fundamentele krachten bepalen de interactie van alle objecten en deeltjes in het universum. Dit zijn de krachten waarmee we elke dag te maken hebben, en ze kunnen worden teruggebracht tot de volgende categorieën van interacties: elektromagnetisch, sterk, zwak en zwaartekracht. Bijvoorbeeld, de aantrekkingskracht, ook wel zwaartekracht genoemd, dwingt objecten op de grond te vallen en laat ze niet los zonder een nieuwe kracht toe te voegen.
Maar, zoals het internationale team van natuurkundigen beweert, tijdens onderzoek als onderdeel van het experiment Muon g-2 ("Muon ji minus twee"), uitgevoerd in het Fermilab-laboratorium (een Amerikaans laboratorium voor deeltjesfysica en versnellers), hebben ze mogelijk een nieuwe, vijfde natuurkracht ontdekt.
Ze maakten de eerste resultaten bekend van metingen van de magnetische eigenschappen van muonen, de zware tegenhangers van het elektron. Dit brengt de wetenschappelijke gemeenschap heel dicht bij de ontdekking van "nieuwe fysica" voorbij het standaardmodel (het standaardmodel in de deeltjesfysica is een theoretische constructie die de elektromagnetische, zwakke en sterke interacties van alle elementaire deeltjes beschrijft).
"We wachten al 20 jaar op dit resultaat, het is van cruciaal belang om te begrijpen wat precies de discrepanties veroorzaakte in de 20-jarige metingen en de voorspellingen van het standaardmodel", zegt Chris Polley, de officiële vertegenwoordiger van het experiment.
Volgens hem verdubbelden de wetenschappers de nauwkeurigheid van de metingen, waardoor er niets werd gevonden dat in tegenspraak was met de resultaten uit het verleden. Polley sprak de hoop uit voor de ontdekking van "nieuwe fysica" in het gedrag van muonen in de nabije toekomst.
Muonen zijn kortlevende deeltjes in de vorm van kleine roterende magneten. De G-factor bepaalt de sterkte en rotatiesnelheid van deze magneet in een extern magnetisch veld. Muonen, wanneer ze de experimentele opstelling binnenkomen, beginnen te interageren met het "kwantumschuim" van virtuele deeltjes die snel verschijnen en verdwijnen. Dit beïnvloedt de waarde van de g-factor, dus de precessie van het magnetische moment van het muon wordt iets versneld of vertraagd, wat kan worden berekend met het standaardmodel.
Als het schuim onbekende deeltjes of interacties buiten het Standaard Model bevat, moet er een afwijking zijn tussen de werkelijke g-factorwaarde en de berekende. Experimenten uitgevoerd door wetenschappers laten een discrepantie zien met theoretische voorspellingen, terwijl het verschil 4,2 sigma (standaarddeviatie) is, wat iets minder is dan vijf sigma, wat ons in staat stelt met vertrouwen te zeggen over de ontdekking van "nieuwe fysica". Maar dit is voldoende om aan te geven dat het bestaat.
Lees ook:
- De eerste deeltjes in het heelal zijn nagemaakt. Spoiler alert: ze zien er raar uit
- Oekraïense natuurkundigen namen deel aan de ontdekking van een nieuw elementair deeltje - de oderon