# פרמילאב: גילינו רמזים לפיזיקה חדשה

> בשלישי האחרון מעבדות פרמילאב שבארצות הברית הודיעו שהמומנט המגנטי של המיואון אינו תואם את חישובים התאורטיים. הניסוי שנערך במדינת אילנוי מאשש את האנומליה שהתגלתה לפני מספר שנים. האם זו עדות לכוח יסודי חדש בטבע?

- Canonical: https://www.hayadan.org.il/%d7%a4%d7%a8%d7%9e%d7%99%d7%9c%d7%90%d7%91-%d7%92%d7%99%d7%9c%d7%99%d7%a0%d7%95-%d7%a8%d7%9e%d7%96%d7%99%d7%9d-%d7%9c%d7%a4%d7%99%d7%96%d7%99%d7%a7%d7%94-%d7%97%d7%93%d7%a9%d7%94
- Author: ד״ר נועם חי
- Published: 2021-04-10T00:10:00+03:00
- Modified: 2021-04-10T09:44:59+03:00
- Sections: מדעים מדויקים, פיזיקה קוונטית
- Topics: המודל הסטנדרטי, מיואונים, פיסיקה קוונטית, פרמילב

## Article

בשלישי האחרון מעבדות פרמילאב שבארצות הברית הודיעו שהמומנט המגנטי של המיואון אינו תואם את חישובים התאורטיים. הניסוי שנערך במדינת אילנוי מאשש את האנומליה שהתגלתה לפני מספר שנים אך לראשונה עומדת על וודאות של 4.25 סיגמה (שגיאה סטטיסטית הקרובה ל 1:100,000). האם זו עדות לכוח יסודי חדש בטבע? איזור איכסון המיואונים, credit: fermilab, Cindy Arnold ראו גם: [רגע האמת הגיע – האם השבוע נתבשר על פיזיקה חדשה?](https://www.hayadan.org.il/%d7%a8%d7%92%d7%a2-%d7%94%d7%90%d7%9e%d7%aa-%d7%94%d7%92%d7%99%d7%a2-%d7%94%d7%90%d7%9d-%d7%94%d7%a9%d7%91%d7%95%d7%a2-%d7%a0%d7%aa%d7%91%d7%a9%d7%a8-%d7%a2%d7%9c-%d7%a4%d7%99%d7%96%d7%99%d7%a7) עשור חלף מאז פריצת הדרך האחרונה בפיזיקת החלקיקים ועדיין אין חדש תחת השמש. מצד אחד התגליות תואמות בדיוק מפליא למודל הסטנדרטי, מצד שני, אין ספק שהמודל אינו שלם. המקרה הייחודי של מעבדות פרמילב שבארצות הברית שונה בנוף המדעי משום שהפעם, אחרי שנים רבות נחשפה עדות משמעותית לפיזיקה חדשה. [תוצאות הניסוי](https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.141801) פורסמו ביום שלישי האחרון בכתב העת היוקרתי Physical Review Letters וכבר מעוררות מבוכה והתרגשות בקרב פיזיקאים ברחבי העולם. הניסוי הידוע בכינויו g-2 מדד את המקדם g של המומנט המגנטי של המיואון, אותו מקדם אחראי על מידת הסיבוב של המגנט הפנימי של החלקיק. ## סטיה בין תוצאות הניסוי לחישובים התיאורטיים [התגלית משמעותית](https://news.fnal.gov/2021/04/first-results-from-fermilabs-muon-g-2-experiment-strengthen-evidence-of-new-physics/) משום שהיא מאמתת בדיוק גבוה של 4.25 סיגמה (סבירות של אחד למאה אלף שמדובר בטעות סטטיסטית) את הסתירה בין תוצאות הניסוי לחישובים התאורטיים שפורסמו בעבר. פיזיקאים מרכזים מאמצים רבים כדי לחשב את הסיבוב הפנימי של החלקיקים בטבע עד כדי אובססיה. הסיבה לכך נעוצה בעובדה שמדובר בגודל פיזיקאלי שניתן למדוד ברגישות רבה ומשום שהוא מכיל מידע רב על הוואקום הקוונטי ביקום. כשפיזיקאים מתייחסים ל"וואקום", הם לא מתכוונים לריק מוחלט, אלא לסביבה בלי חלקיקים בכלל. הוואקום אומנם נשמע ריק לחלוטין אך הוא מלא בשדות קוונטים. על פי עיקרון האי וודאות קיים רעש תמידי בשדות הקוונטים המבוטא בחלקיקים הנוצרים ונעלמים באופן ספונטני. לכל חלקיק בטבע קיים שדה המתאר אותו, לפיכך כל חלקיק יכול להופיע בפתאומיות בוואקום ולהגיב עם חלקיקים בסביבתו, זאת כמובן בהתאם למודל הסטנדרטי. אומנם רבים מכנים חלקיקים אלו בתור "חלקיקים וירטואלים" אך השפעתם ניתנת למדידה משום שהם מגיבים עם המיואון (או כל חלקיק טעון אחר) ומשנים את גודלו של הפקטור g. המומנט המגנטי המפורסם ביותר שנמדד שייך לאלקטרון. הדיוק התאורטי מופתי ועומד על ארבע עשרה ספרות אחרי הנקודה העשרונית. כל ניסוי שימדוד את המומנט המגנטי של האלקטרון יראה התאמה מלאה לתאוריה ויאשש את טבעו הקוונטי של היקום. יחד עם זאת, אנחנו יודעים שהמודל הסטנדרטי אינו שלם. הוא אינו מסביר את האנרגיה והחומר האפלים, לא מסביר את האוסילציות של חלקיקי הנייטרינו ולא מתאר כלל את כוח הכבידה. מסיבה זו פיזיקאים ראו לנכון לבחון את המומנט המגנטי של המיואון משום שהוא מגיב בסבירות ובעוצמה גדולה יותר מהאלקטרון (פי 40,000). אם המודל הסטנדרטי אינו שלם, אנומליה עשויה להתגלות בסבירות גבוהה דרך המיואון. https://www.youtube.com/watch?v=ZjnK5exNhZ0&t=398s ## גם ב-CERN דיווחו על אנומליות ואכן, התוצאות הניסיוניות לא תואמות את החישובים התיאורטיים שנערכו עד כה. המספר התאורטי למומנט המגנטי של המיואון עומד כיום על 2.00233183620 (עם שגיאה אפשרית ב-2 ספרות האחרונות אחרי הנקודה העשרונית). המספר שנמדד בניסוי הקודם שנערך במדינת ניו יורק בהחלט היה שונה אך הוודאות הייתה נמוכה יחסית (3.7 סיגמה, כלומר וודאות של אחד לעשרת אלפים). לקוראים הוותיקים נזכיר שלא מזמן [המאיץ בסרן דיווח](https://atlas.cern/updates/briefing/high-mass-di-photon-resonances-first-2016-atlas-results) על אנומליה במדידות שנאספו בוודאות של 3.9 סיגמה אבל אחרי שנאספו עוד נתונים התוצאה נעלמה. לכן, פיזיקאים מעדיפים להחשיב תוצאה משמעותית כ"תגלית" רק אם הוודאות עומדת על 5 סיגמה לפחות (הסתברות של אחד ל-3.5 מיליון שמדובר בטעות). כיום, הניסוי שנערך במדינת אילנוי הראה שהמומנט המגנטי של המיואון עומד על 2.00233184122 (שוב עם שגיאה בשתי הספרות האחרונות אחרי הנקודה עשרונית עם דיוק של 4.25 סיגמה). זו התקדמות משמעותית אל עבר מה שנחשב כ"תגלית". החוקרים מקווים להשיג יעד זה לאחר שינתחו את שאר המדידות שנאספו בהרצה השלישית והרביעית של הניסוי. בפרמילב דיווחו שהם מקווים שהאנליזה תסתיים בקיץ הבא במטרה להגיע לוודאות של 5 סיגמה. קריס פולי, מדען בפרמילב מוסיף: "עד כה ניתחנו רק 6% מהנתונים שאספנו. ולמרות זאת, כבר מנתונים אלו אנחנו יכולים לראות אי התאמה בין המודל הסטנדרטי לבין מה שהטבע מספר לנו. אני מאמין שעוד נשמע חדשות מרגשות נוספות בשנים הקרובות". תוצאות הניסוי האחרון לעומת החישוב התאורטי. קרדיט: פרמילב חשוב לציין שאומנם השגיאה קטנה, אך בהחלט משמעותית כדי לטעון שמדובר בפיזיקה חדשה. מאיזו סוג? אין לדעת. יכול להיות שמודבר בחלקיק מאסיבי שנוצר בהסתברות נמוכה המגיב עם המיואון אך לא התגלה עדיין במאיצים. יכול להיות שמדובר בכוח חדש שטרם גילינו או בסוג נוסף של חלקיק היגס. במסיבת העיתונאים של פרמילב ציינו שזו רק ההתחלה מבחינתם וכעת הם עומדים בפתחו של פרויקט שימשך לפחות כעשור. הפרויקט ימשיך לאסוף נתונים על המומנט המגנטי של המיואון ובמקביל יבחן את דרכי ההתפרקות של המיואון בניסוי המכונה mu2e. החוקרים מקווים למדוד בניסוי החדשני תהליכי התפרקות המוסברים רק על ידי תאוריות חדשות מעבר למודל הסטנדרטי. עוד בנושא באתר הידען: - [רגע האמת הגיע - האם השבוע נתבשר על פיזיקה חדשה?](https://www.hayadan.org.il/%d7%a8%d7%92%d7%a2-%d7%94%d7%90%d7%9e%d7%aa-%d7%94%d7%92%d7%99%d7%a2-%d7%94%d7%90%d7%9d-%d7%94%d7%a9%d7%91%d7%95%d7%a2-%d7%a0%d7%aa%d7%91%d7%a9%d7%a8-%d7%a2%d7%9c-%d7%a4%d7%99%d7%96%d7%99%d7%a7) - [דברים שיורמים יודעים: לאן מורה מחט המצפן?](https://www.hayadan.org.il/%d7%93%d7%91%d7%a8%d7%99%d7%9d-%d7%a9%d7%99%d7%95%d7%a8%d7%9e%d7%99%d7%9d-%d7%99%d7%95%d7%93%d7%a2%d7%99%d7%9d-%d7%9c%d7%90%d7%9f-%d7%9e%d7%95%d7%a8%d7%94-%d7%9e%d7%97%d7%98-%d7%94%d7%9e%d7%a6%d7%a4) - [שתי מעבדות מאיצים ביפן ובארה"ב מתכננות לחזור על ניסוי הניטרינו המהיר מהאור](https://www.hayadan.org.il/two-labs-want-to-recreate-neutrino-experiment-0910114) (שבסופו של דבר התגלה כטעות) - [בוזון היגס מתקרב: מדענים מפרמילאב טוענים כי צמצמו את טווח החיפוש. מחר צפויה הכרזה במאיץ החלקיקים ב-CERN](https://www.hayadan.org.il/cern-to-reveal-more-about-its-hunt-for-higgs-boson-particle-on-wednesday-0307124) - [מאיץ החלקיקים בסרן עובד בשביעית מכוחו, אבל זה מספיק לשבור את שיא העוצמה של מאיצי חלקיקים השייך לפרמילאב](https://www.hayadan.org.il/lhc-passed-fermilab-peek-0112093)