Et eksperiment med en proton og Muon gjør fysikk feil

Fysikk er vanvittig, og følger ikke alltid lovene vi har formulert i løpet av de siste tusen årene av påløpt observasjon og analyse. Case in point: En ny studie publisert i dag i Vitenskap som illustrerer hvordan størrelsen på protonens radius bestemt ved dets samspill med andre mindre partikler kan forandres så forvirrende som å forstyrre grunnleggende teorier knyttet til standardmodellen og kvantemekanikken. Med andre ord, noe er fucky. Oh, god!

Se, protonens radius (protoner ligger i atomkernen, sammen med nøytroner) endres basert på elektroner som kretser den. Elektroner forårsaker endringer i den samlede ladningen av et atom som påvirker hva orbitalradiusen vil være. Imidlertid har tidligere forskning funnet at å plassere en tyngre versjon av elektronen - kalt a myon - i bane av et proton skaper en virkelig merkelig versjon av et hydrogenatom som lager en protonradius, vi har ingen modell for å beregne riktig. Med andre ord, det knuller vår fysikk opp igjen.

I utgangspunktet kaster det tunge muon-elektronen en skiftenøkkel inn i modellens fysikers bruk for å bestemme strukturen og oppførselen til små partikler. Den nye studien i spørsmålet så ut til å bekrefte at det var et problem ved å plassere en muon rundt omkretsen av deuterium - en tung isotop av hydrogen.

Hvis det ikke var noe problem, det vil si, hvis forskerne hadde tradisjonelle oppfatninger av fysikk og hele universets rammeverk, ville deuteriumprotonens bane reagere på en forutsigbar, allerede observert måte på muonen.

I stedet skjønte du at det var rart. Deuteriumprotonens radius ble fullstendig ødelagt og inkonsekvent på en måte som forskere fortsatt ikke kan regne med eller forutsi.

Og dessverre er det ingen måte å forene dette puslespillet med dagens fysikkteorier.

Ars Technica har en ganske god oversikt over hvordan eksperimentet fungerer, hvis du er interessert i å ta en titt. Den store takeaway er imidlertid at resultatene var utenfor terskelen for å være en statistisk feil - det som forskergruppen så, var faktisk en anomali som var vel, ment å skje. Vi har bare ingen måte å forklare det akkurat nå.

Som alle undersøkelser som reiser flere spørsmål enn svar, er det eneste vi kan gjøre for å løse dette mysteriet, å kjøre flere studier og samle flere mål som kan gi mer klarhet.