Experiment Muon g-2 sa uskutočnil v americkom Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab). Ten sa nachádza neďaleko Chicaga v štáte Illinois. Je to je popredné americké národné laboratórium pre výskum časticovej fyziky. Patrí úradu pre energetiku a na základe zmluvy ho prevádzkuje spoločnosť Fermi Research Alliance LLC. Na projekte spolupracuje s Američanmi aj Národný inštitút pre jadrovú fyziku z Talianska. Cieľom je vyriešenie podivného nesúladu medzi teoretickými predpoveďami ako sa správa, resp. by sa mala správať podľa teórie tzv. Štandardného modelu hmota počas testov v reálnych podmienkach experimentu. Nezrovnalosti medzi teóriou a nameranými výsledkami vedci objavili už pred 20-mi rokmi. Aktuálne experimenty na modernejšom zariadení majú výsledky spresniť na čo najvyššiu mieru.
V minulosti prišli fyzici s teóriou, ktorú nazvali ako Štandardný model časticovej fyziky. Táto ich teória vysvetľuje mnohé sily a interakcie, ktoré riadia správanie sa hmoty. Pri overovaní teórie vedci už dávnejšie našli medzery medzi štandardným modelom a nameranými experimentálnymi výsledkami. Našli odchýlky, ktoré nechápu a nevedia (zatiaľ) vysvetliť. Je to podľa nich niečo, možno nejaká neznáma sila, ktorá sa vymyká teórii. Teraz sa vo Fermilabe hľadá jej príčina.
Veci sa sa zamerali na mióny. To sú častice, ktoré sú veľmi podobné elektrónom, okrem toho, že sú asi 200 krát masívnejšie. Elektróny a mióny majú magnetické polia, ktoré môžu byť použité na získanie informácií o časticovej fyzike ako celku. Ich spoznanie je dôležité pre pochopenie základnej povahy vesmíru, v ktorom žijeme.
Keď sú mióny vystavené vonkajšiemu magnetickému poľu, ich vlastný vnútorný magnet sa krúti, čo je výsledok, ktorý predpovedal aj teoretický model časticovej fyziky. Ale experimenty ukázali, že magnet miónu je oveľa chúlostivejší, než sa podľa teórie očakávalo. To možno naznačuje, že niektoré zatiaľ neobjavené častice, alebo sily by mohli ovplyvniť dôležité vlastnosti hmoty.
Po desaťročiach špekulácií experiment vo Fermilabe nielenže potvrdil anomálie zistené v minulosti a stále silne vedcom naznačuje, že niečo divné a nevysvetliteľné ovplyvňuje magnetické pole miónov spôsobmi, ktoré nie sú zohľadnené štandardným modelom. V konečnom dôsledku bude potrebné ďalej rozvíjať experimentálne zistenia spoločnosti Fermilab aj modely vypočítané na superpočítači, aby sme pochopili, čo sa skutočne deje s miónom – a čo to znamená pre naše chápanie fyzickej reality. Prvé výsledky hovoria, že existuje zaujímavý rozdiel oproti štandardnému modelu, že je tu niečo, čo núti správať sa hmotu inak, ako to ukazuje teoretický model. V najbližších rokoch sa určite dozvieme oveľa viac, kto, alebo čo je za tým.
“Temné sirény” vo vesmíre dokážu vyriešiť obrovskú záhadu
Teória hovorí, že žijeme v rozpínajúcom sa vesmíre, v ktorom sa od jeho vzniku vesmírne objekty vzďaľujú od seba. Určenie presnej rýchlosti tohto pohybu sa stalo pre vedcov otvorenou otázkou.
Doteraz sa vedci pri výpočte rýchlosti expanzie vesmíru spoliehali na svetelnú astronómiu a meranie teploty kozmického žiarenia.. Najnovšie majú pomôcť vlny spôsobené čiernymi dierami. Konkrétne sa zamerali na “Temné sirény”, teda búrlivé zrážky medzi čiernymi dierami, ktoré vytvárajú gravitačné vlny v časopriestore. Prvýkrát boli zistené v roku 2015 laserovým interferometrom Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Bol to prielomom, ktorý otvoril úplne nové okno do poznania vesmíru. LIGO a jeho taliansky náprotivok, Virgo, majú teraz podstúpiť vylepšenia na citlivosť, ktoré zvýšia presnosť merania.
Rýchlosť rozširovania sa vesmíru bola meraná doteraz dvoma hlavnými metódami: tzv. štandardnými sviečkami a kozmickým mikrovlnným pozadím. Prvá metóda využíva pozorovanie vesmírnych udalostí, ako sú hviezdy a výbuchy supernov. Tie vedci nazvali “štandardné sviečky”, pretože poznajú ich svietivosť. Druhá metóda meria konštantné kolísanie teploty v kozmickom mikrovlnnom pozadí, teda najstaršie svetlo vo vesmíre.
Teraz je tu nová metóda – „Temné sirény“. Je to nový spôsob, ako merať expanziu vesmíru vibráciami samotného časopriestoru. Jednou z veľkých výhod tohto prístupu je, že gravitačné vlny prirodzene obsahujú informácie o vzdialenosti od udalostí, ktoré ich vytvorili.
Detektory LIGO a Virgo zachytili od roku 2015 desiatky „Temných sirén“. Tie poskytli údaje pre štúdium čiernych dier bez použitia klasickej svetelnej astronómie. Vedci dokonca zachytili “jasnú sirénu” spôsobenú kolíziou dvoch neutrónových hviezd, ktoré produkovali gravitačné vlny a aj žiarivý záblesk, ktorý im umožnil vystopovať udalosť späť v čase a do konkrétnej galaxie.
