Факт и комментарий

Аномальный магнитный момент мюона: последние данные из Брукхэйвена

8 февраля в электронной базе данных появилось сообщение о результате эксперимента по измерению аномального магнитного момента мюона. Эксперимент осуществлен в Брукхейвенской национальной лаборатории (США) международной мюонной коллаборацией, в которую входят российские физики из Будкеровского института ядерной физики в Новосибирске.

Результаты эксперимента указывают на небольшое расхождение с предсказаниями Стандартной Модели фундаментальных взаимодействий. Стандартная Модель описывает сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия элементарных частиц, и в последнее десятилетие была проверена с очень высокой точностью. Поэтому всякое отклонение от Стандартной Модели вызывает повышенный интерес и может свидетельствовать о проявлении новой физики за ее пределами. Сообщение об эксперименте в Брукхейвене появилось на следующий день в газете New-York Times.

Следует отметить, что измерение магнитного момента электрона является эталонным экспериментом, позволяющим извлечь значение постоянной тонкой структуры, величины, характеризующей силу электромагнитного взаимодействия, с рекордной точностью. Использование ее значения при сравнении предсказаний теории для аномального магнитного момента мюона с экспериментом позволяет произвести высокоточную проверку Стандартной Модели.

Эксперименты по измерению аномального магнитного момента мюона проводились и ранее в ЦЕРН и в Брукхейвене. Однако только сейчас удалось существенно уменьшить ошибку измерений, что дает возможность говорить о количественном сравнении с теорией, дающей очень точные предсказания. Измеренная величина аномального магнитного момента мюона а = (g-2)/2 равна а _(эксп) = 11 659 202 (14) (6) x 10^-10, где числа в скобках отвечают систематической и статистической ошибкам. Теория предсказывает а _(теор) = 11 659 159.6 (6.7) x 10^-10, где ошибка в основном определяется сильными взаимодействиями. Расхождение составляет а_(эксп) - а _(теор) = (43±16) x 10^-10, и достигает 2,6 стандартных отклонения.

Возможная интерпретация этого результата (при условии, что все ошибки оценены правильно) может состоять в наличии новых, неизвестных частиц и взаимодействий вне рамок Стандартной Модели. Это могут быть дополнительные векторные бозоны, тяжелые лептокварки или суперсимметричные частицы. Последняя возможность, интенсивно сейчас обсуждаемая, предполагает существование в природе новой, неизвестной дотоле симметрии между частицами с различным спином, между фермионами и бозонами, предложенной в работах российских физиков 30 лет назад. Суперсимметрия предсказывает существование целого семейства новых частиц - суперпартнеров обычных кварков, лептонов и векторных бозонов. Оценка вклада этих частиц в аномальный магнитный момент мюона сравнима с вкладом слабых взаимодействий и равна а_(SUSY) = 14 x 10^-10 (100 ГэВ/ m)² tan\beta, где m есть усредненная масса суперчастиц, а tan\beta - параметр теории. Это позволяет оценить массу суперпартнеров на уровне 100 - 500 ГэВ, что весьма многообещающе с точки зрения их наблюдения на ускорителях ближайшего будущего (Tevatron, Лаборатория им. Ферми, США) и LHC (ЦЕРН, Женева).