Mion poddany pomiarom na niespotykaną dotąd skalę. Jak osiągnęli tę precyzję?

Przedstawiciele Muon g-2 Collaboration mogą pochwalić się nie lada wyczynem związanym z wyjątkowo dokładnymi pomiarami właściwości magnetycznych cząstek zwanych mionami. Dzięki dostarczonym przez członków zespołu informacjom możemy zrozumieć, jak udało im się tego dokonać oraz co wynika z ich osiągnięć. 
Mion poddany pomiarom na niespotykaną dotąd skalę. Jak osiągnęli tę precyzję?

Miony są nietrwałymi cząstkami elementarnymi, czyli podstawowymi elementami budulcowymi pozbawionymi wewnętrznej struktury. Fizycy próbują różnych sposobów, aby zgłębiać ich tajemnice, o czym możemy się przekonać dzięki nowej relacji ze Stanów Zjednoczonych. Szczegóły na temat prowadzonych tam eksperymentów zostały zaprezentowane na łamach Physical Review D.

Czytaj też: Fizycy stworzyli jednowymiarowy gaz. To, jak tego dokonali jest nawet bardziej niesamowite

Badania były prowadzone na terenie Fermilab i to w wyjątkowo ekstremalnych warunkach. Mówimy bowiem o prędkościach bliskich prędkości światła – najwyższej wartości znanej nauce występującej w całym wszechświecie oraz o polach magnetycznych około 30 000 razy silniejszych od wytwarzanego przez naszą planetę. 

Objęte tymi badaniami miony przemieszczały się wokół pierścienia magazynującego o średnicy 7,1 metra. W takich warunkach moment magnetyczny tych cząstek elementarnych oddziaływał z zewnętrznym polem magnetycznym. I właśnie ten aspekt wzbudzał szczególne zainteresowanie autorów, ponieważ mogli w takich okolicznościach porównać  ​​częstotliwość precesji z częstotliwością cyklu wokół pierścienia.

Mion jest cząstką elementarną, która na Ziemię może trafiać w formie strumienia powstającego przy udziale promieniowania wtórnego

Efekt końcowy okazał się naprawdę imponujący, gdyż eksperci powiązani z Muon g-2 Collaboration określili tzw. anomalny moment magnetyczny mionu z dokładnością wynoszącą 0,2 części na milion. Względem wcześniejszych tego typu przedsięwzięć w tym przypadku naukowcy wprowadzili kilka pomysłowych rozwiązań. Wszystko po to, aby uniknąć zakłóceń uzyskanych wyników. 

Czytaj też: Odkrycie boskiej cząstki było rewolucją w fizyce. Teraz naukowcy mówią, że to nie koniec

Co możemy powiedzieć na temat samych mionów? Do ich identyfikacji doszło w 1937 roku dzięki badaniom prowadzonym przez Carla Davida Andersona. Ziemię w zasadzie nieustannie ostrzeliwuje strumień mionów stanowiących wtórne promieniowanie kosmiczne. Takim mianem określa się promieniowanie wytworzone w wyniku reakcji pierwotnego promieniowania kosmicznego z jądrami atomów gazów wchodzących w skład ziemskiej atmosfery.