Miony, czyli przełomowe odkrycie w fizyce

Czy najnowsze badania amerykańskich naukowców doprowadzą do odkrycia nieznanych dotąd cząstek elementarnych? O przełomowym eksperymencie w dziedzinie fizyki mówi dr Michał Artymowski z WMP UKSW.

Badania przeprowadzone z użyciem mionów, czyli krewniaków elektronów doprowadziły do otrzymania nowych wniosków, innych niż przewiduje tzw. model standardowy w fizyce.

Jak najprościej wytłumaczyć, czym są miony? I co jest w nich takiego niezwykłego?

Miony to kuzyni naszych zwykłych elektronów. Cząstki, które tworzą wszystkie znane nam atomy i z których my jesteśmy zbudowani, mają liczną rodzinę. „Nasze” cząstki nazywamy pierwszym pokoleniem, zaś ich cięższych kuzynów oznacza się jako drugie i trzecie pokolenie. Wszystkie cząstki z drugiego i trzeciego pokolenia są ciężkie, i nietrwałe, łatwo rozpadają się na coś lżejszego. Sam mion waży około 200 razy więcej, niż elektron i żyje jedynie milionowe części sekundy. Miony, podobnie jak inne znane nam cząstki, mają swój moment obrotowy. Naiwnie można to sobie wyobrazić zakładając, że mion – i każda inna cząstka – kręci się wokół własnej osi niczym łyżwiarka figurowa. Obrót mionu sprawia, że staje się on malutkim magnesem. To samo dzieje się z innymi cząstkami, a także z naszą planetą, która obraca się wokół własnej osi i tworzy własne pole magnetyczne.

Na czym polega rewolucyjność tego odkrycia?

Dla każdej cząstki można policzyć, jak mocnym magnesem powinna być. W przypadku mionu obliczenia kompletnie nie zgadzają się z danymi doświadczalnymi! Różnica jest tak duża, że niezgodność pomiędzy teorią i eksperymentem nie może być spowodowana przez błędy i niepewności pomiaru. To odkrycie jest potwierdzeniem podobnego eksperymentu, wykonanego lata temu. Pokazuje ono, że znany nam model podstawowych składników materii i ich wzajemnych oddziaływań – zwany jako model standardowy – nie jest wystarczający. To wymaga od nas wymyślenia nowych modeli teoretycznych, które będą poprawnie przewidywać zachowanie mionu. Co więcej, najprawdopodobniej oznacza to istnienie zupełnie nowych, nieznanych cząstek elementarnych!

W jaki sposób wpływa to na teorię ewolucji Wszechświata?

Nie jesteśmy jeszcze pewni, jakie są kosmologiczne konsekwencje tego odkrycia. Nie rozumiemy też, jak nowe cząstki powiązane z mionem mogą wpływać na różne procesy zachodzące na początku Wszechświata. Wygląda na to, że jako naukowcy będziemy mieli ręce pełne roboty.

Rozmawiała Karolina Piotrowska