8 февраля 2001 года Международная команда в составе более 60 ученых из 13 исследовательских центров разных стран, в том числе США, России, Германии и Японии объявила о результатах эксперимента, в ходе которого было установлено, что магнетизм мюона значительно больше ожидаемого согласно общепринятой теории.

Эксперимент, проходивший под кодовым именем E821на синхротроне Брукхевенской национальной лаборатории (США), получил неформальное название "g-2" - этот символ используется в физике для обозначения воздействия магнитного поля на спин частиц. В начале эксперимента исследователи разгоняли в ускорителе протоны и сталкивали их на околосветовой скорости с никелевой пластиной. Из корпускулярных "обломков", образовавшихся в результате удара, ученые выбирали сгустки мюонов, помещали их в магнитное поле и замеряли их прецессию (отклонения спина, определяемые частотой колебания мюона в магнитном поле). В итоге были подвергнуты измерениям несколько миллиардов мюонов. К настоящему времени обработаны результаты для одного миллиарда мюонов, что позволяет ученым вывести статистическую закономерность с ошибкой не более 1 процента.

Это открытие опровергает так называемую Стандартную модель физики элементарных частиц, которая появилась в начале 60-х годов как попытка связать воедино три из четырех основных сил - электромагнетизм, сильное взаимодействие и слабое взаимодействие. Четвертая сила - гравитация - не вписывается в Стандартную модель. Сторонники этой модели в течение четырех десятилетий надеялись на открытие новых частиц, в частности "гравитона", существование которых позволило бы им включить гравитацию в существующую теорию. Однако частицы, ответственные за распространение гравитации в пространстве, до сих пор не обнаружены.

Для восполнения пробелов в Стандартной модели была разработана теория суперсимметрии, согласно которой существует описываемая свойствами симметрии связь между фермионами (частицами с половинчатым спином) и бозонами (частицами с единичным спином). Каждой частице в этой теории соответствует симметричная частица: кварк-скварк, электрон-сэлектрон, фотон-фотино, глюон-глюино и т.д. Гипотетические симметричные частицы обладают относительно большой массой, но слабо взаимодействуют с обычной материей, поэтому, как утверждают "суперсимметрики", их до сих пор не удавалось воспроизвести или обнаружить. Мюон - сокращенное название мю-мезона - был выбран для эксперимента по той причине, что он во многом сходен с электроном, но обладает большей массой, и в силу этого теоретически может более легко взаимодействовать с частицами суперсимметричной модели. Результаты описываемого эксперимента могут свидетельствовать о том, что в сильном магнитном поле мюон взаимодействует со своей симметричной парой, что и приводит к его более сильным колебаниям, чем те, которые предсказываются Стандартной моделью.

По словам д-ра Вернона Хагеса (Vernon Hughes), выступающего в качестве представителя команды экспериментаторов, если рассматривать результаты эксперимента как косвенное свидетельство существования суперсимметричных частиц, эти частицы могут быть непосредственно обнаружены на новом поколении ускорителей, которые должны вступить в строй в ближайшем будущем. В частности, в марте планируется начать эксперименты на усовершенствованном ускорителе Теватрон в Национальной лаборатории Ферми в пригороде Чикаго. По иронии судьбы, д-р Хагес - ученик Нобелевского лауреата Исидора Раби, который, узнав о сенсационном открытии мюонов около 70 лет назад, в удивлении воскликнул: "Кто это заказывал?" Когда его ученика спросили, кто заказал результаты эксперимента g-2, он ответил: "Те, кто занимается суперсимметрией".

Ссылки по теме:

Сообщение об эксперименте на веб-сайте Урбанского унивеситета

Описание эксперимента в звуковом формате

Статья о суперсимметрии в Британской энциклопедии

Суперстринговая теория (дальнейшая разработка суперсимметрии)

Статья Алексромы о суперстринговой теории и ее метафизических аспектах