Обычно световые лучи проходят друг сквозь друга без каких-либо последствий. Согласно электродинамике, они могут пересекаться в одном пространстве, не взаимодействуя. Вот почему световые битвы, изображаемые в фильмах, невозможны в реальности. Однако квантовая физика предсказывает нечто иное: редкий процесс, называемый комптоновским рассеянием света, при котором фотоны могут взаимодействовать, кратковременно порождая другие частицы.
Эти частицы называются виртуальными. Они появляются на короткое время, а затем исчезают, но все же оставляют измеримые эффекты. Йонас Магер из Венского технического университета (TU Wien) пояснил: «Хотя эти виртуальные частицы невозможно наблюдать напрямую, они оказывают измеримое влияние на другие частицы. Если вы хотите точно рассчитать, как ведут себя реальные частицы, вы должны правильно учесть все мыслимые виртуальные частицы. Вот что делает эту задачу такой сложной — но и такой интересной».
Когда фотоны рассеиваются, они могут временно превратиться в электрон и позитрон, которые затем взаимодействуют, прежде чем снова исчезнуть. Ситуация усложняется, когда задействованы более тяжелые частицы, такие как мезоны. Они состоят из кварка и антикварка и подчиняются сильным ядерным силам.
Команда TU Wien показала, что один тип мезонов, тензорный мезон, играет более важную роль, чем считалось ранее. Магер сказал: «Нам удалось показать, что один из них, тензорные мезоны, был значительно недооценен. Благодаря эффекту комптоновского рассеяния света они влияют на магнитные свойства мюонов, которые можно использовать для экстремально точной проверки Стандартной модели физики элементарных частиц». Предыдущие расчеты рассматривали тензорные мезоны слишком упрощенно, но новая работа показывает, что их вклад сильнее и даже противоположен по знаку по сравнению с прошлыми предположениями.
Это связано с более крупной проблемой в физике элементарных частиц. Аномальный магнитный момент мюона является одним из самых точных тестов Стандартной модели. Чтобы рассчитать его, ученые должны учесть все возможные вклады от адронного комптоновского рассеяния света. Здесь важны ограничения на коротких расстояниях из квантовой хромодинамики (КХД). Предыдущие модели соответствовали этим ограничениям лишь частично.
Мюон — это фундаментальная субатомная частица, похожая на электрон, но примерно в 207 раз тяжелее и крайне нестабильная. Рождаясь при столкновении космических лучей с атмосферой Земли, мюоны распадаются за микросекунды и помогают ученым с предельной точностью проверять Стандартную модель физики элементарных частиц.
Исследование TU Wien показывает, что тензорные мезоны могут помочь заполнить этот пробел. В голографической КХД их бесконечная башня возбужденных состояний вносит специфический вклад в симметричное продольное ограничение на коротких расстояниях. В численном выражении они добавляют существенный положительный эффект из области низких энергий ниже 1,5 ГэВ, меньший — из смешанной области и почти никакой — из области высоких энергий. Это может объяснить оставшуюся разницу между дисперсионными и решеточными результатами для полного вклада адронного комптоновского рассеяния света.
Мезон — это субатомная частица, состоящая из одного кварка и одного антикварка, связанных сильным ядерным взаимодействием. Примеры включают пионы и каоны. Тензорный мезон — это особый тип мезона, отличающийся своим квантовым состоянием со спином 2, математически описываемым как симметричный тензор ранга 2. В отличие от обычных скалярных или векторных мезонов, тензорные мезоны обладают более сложными свойствами углового момента и играют важную роль в передовой квантовой хромодинамике и расчетах комптоновского рассеяния света.
Антон Ребан из TU Wien объяснил их метод: «Тензорные мезоны можно отобразить на пятимерные гравитоны, для которых теория гравитации Эйнштейна дает четкие предсказания. Теперь у нас есть компьютерные симуляции и аналитические результаты, которые хорошо согласуются, но расходятся с некоторыми предыдущими предположениями. Мы надеемся, что это также даст новый импульс для ускорения уже запланированных конкретных экспериментов по тензорным мезонам».
Результаты, опубликованные в Physical Review Letters, помогают уменьшить неопределенности в расчетах магнитного момента мюона. Проясняя роль тензорных мезонов, исследование укрепляет уверенность в теоретических предсказаниях и поддерживает текущие усилия по проверке того, является ли Стандартная модель полной, или же за ее пределами существует новая физика.
Источник: Венский технический университет, Physical Review Letters
Эта статья была сгенерирована с помощью ИИ и отредактирована. В соответствии с Разделом 107 Закона об авторском праве 1976 года, этот материал используется в целях освещения новостей. Добросовестное использование — это использование, разрешенное статутом об авторском праве, которое в противном случае могло бы нарушать его.
Всегда имейте в виду, что редакции могут придерживаться предвзятых взглядов в освещении новостей.
Автор – Sayan Sen
