מעבדת המחקר ״פרמילאב״ בשיקגו פרסמה לאחרונה תוצאת מדידה מדויקת של המומנט המגנטי של המיואון. מה זה אומר ולמה זה מעניין?

המיואון הוא חלקיק יסודי הדומה מאוד לאלקטרון, אלא שהוא כבד ממנו פי 206. כמו האלקטרון, גם המיואון, נוסף על תכונותיו החשמליות, הוא מגנט קטנטן. מהי עוצמתו של המגנט הזה? מתברר שאפשר לחשב את חוזקו של המגנט בעזרת תאוריה פיזיקלית שנקראת ״תורת השדות הקוונטית״.

החישוב מסובך להפליא: עוצמת המגנט של האלקטרון וגם של המיואון מושפעות מכל החלקיקים האחרים בטבע. לכן, כאשר מנסים לחשב עד כמה חזק המגנט של המיואון צריך להתחשב בכל החלקיקים שידועים לנו. עניין מורכב.

עד כאן התאוריה. מהן החדשות המסעירות? בשנים האחרונות מעבדת המחקר ״פרמילאב״ מודדת בצורה מדוקדקת את המומנט המגנטי של המיואון, כלומר את עוצמת המגנט הקטנטן. במקביל תאורטיקנים חישבו את הגודל הזה וכעת ניתן להשוות ביניהם.

אתמול הם פרסמו את תוצאות המדידה [1, 2] ומתברר שהערך הנמדד לא תואם לערך התאורטי! אלו הן חדשות מסעירות בעולם הפיזיקה. כאשר התאוריה ותוצאות הניסוי לא מסתדרות זה מעניין ומוביל למספר הסברים אפשריים. 

האפשרות המלהיבה ביותר היא שקיימים חלקיקים או כוחות חדשים בטבע שטרם נצפו והם משפיעים על המיואון בצורה שלא הובאה בחשבון בחישוב התאורטי. למה זו אפשרות מלהיבה? כיוון שבעזרת הפער בין התאוריה הנוכחית לניסוי אפשר יהיה למצוא את המרכיב החסר בפאזל.

אם כך, האם צריך לפתוח בקבוק שמפניה? האם באמת קיימת עדות מוצקה לפיזיקה חדשה? לא לגמרי ידוע. למומחים בתחום ברור שהחישוב התאורטי מסובך עד כדי כך שעלולות ליפול בו טעויות ויש סיכוי לא רע שההבדל בין תוצאות הניסוי לתאוריה נובע דווקא מהתאוריה. החישוב התאורטי עובר כעת בחינה קפדנית ומדוקדקת שהשלמתה עשויה להיארך שנים. במהלך שנים אלה סביר שתשתפר גם התוצאה הניסיונית ואז נדע באמת אם יש עדות מוצקה לקיומם של חלקיקים או כוחות חדשים בטבע.

בינתיים לא נותר לנו אלא לחכות.

סרטון בן שבע דקות המתאר את הגילויים החדשים

עריכה: גליה הלוי שדה

מקורות:

[1] ההודעה לעיתונות של מעבדת המחקר ״פרמילאב״

[2] המאמר ב-Physical Review Letters