21 september 2021

Nog even wat nababbelen over de resultaten van het Muon g-2 experiment

Credit: FNAL

Gisteren eind van de middag kregen we vanuit de VS de resultaten door van de eerste run van Fermilab’s Muon g-2 experiment, dat tot doel had (en heeft) om het magnetische moment van het muon te meten. De hoop was dat de experimenten de eerder door Brookhaven National Laboraties (BNL) gemeten anomalie zou bevestigen en wel met een nog hogere betrouwbaarheid. Dát is op zich inderdaad gebeurd, de metingen van BNL en Fermilab (FNAL) samen geven a=(g -2)/2=0,00116592061 (41), waarbij de statistische betrouwbaarheid omhoog ging van 3,7σ naar 4,2σ, d.w.z. dat de kans dat het resultaat statistische ruis is bedraagt 1 op 40.000. Nog altijd minder dan de magische vijf σ (kans 1 op 3,5 miljoen), maar toch goed op weg. Díe uitkomst zou op zich reden genoeg zijn om een feesje te geven, ware het niet dat er dezelfde dag – woensdag 7 april anno 2021 – óók nieuws was uit het andere kamp, het theoretische kamp. Zondag schetste ik in mijn blog nog de waarde volgens Standaard Model van a=0,00116591810 (43), het vigerende model dat de fysici sinds de jaren zeventig hanteren als hét model van de elementaire deeltjes en de natuurkrachten daartussen. Maar wat bleek gisteren: een groep theoretisch natuurkundigen die de BMW Lattice Collaboration heet kwam met nieuwe berekeningen [1]Over de timing van de publicatie om het dezelfde dag te publiceren als de presentatie van Muon g-2 zei blogger Jester zojuist: “The lattice paper first appeared a year ago but only yesterday … Continue reading van de waarde van het magnetisch moment van het muon volgens SM, waarvan de resultaten in Nature verschenen. Probleem bij die berekeningen is dat het erg moeilijk is om van de wolk van virtuele deeltjes om een muon exact te bepalen welk soort deeltje welke bijdrage levert aan de afwijking van het magnetische moment. Elementaire deeltjes worden beschreven door Quantum Elektrodynamica (QED) en Quantum Chromodynamica (QCD) en het is met name voor die laatste lastig te bepalen welk aandeel de hadronen (alle deeltjes die uit quarks bestaan) hebben in de anomalie van het magnetische moment van het muon.

Wat zegt nu de BMW-groep: a=0,00116591954(55), geen 4,2σ, maar slechts 1,6σ verwijderd van de experimentele waarde van BNL en Fermilab! En daarmee zagen we gisteren best wel iets bijzonders: overeenstemming in het experimentele kamp, waarbij de eerder gemeten anomalie uit 2001 en 2006 bevestigd werd, maar ‘gedoe’ in het theoretische kamp, waarbij de eerdere SM-waarde nu gecorrigeerd wordt. Afijn, dit zal vast nog wel vervolgd worden. Sowieso krijgen we komende jaren nog nieuws uit het experimentele kamp, want van het Muon g-2 experiment is bij run 1 nog maar 6% geanalyseerd van de gegevens die ze bij het gehele experiment willen verzamelen – de analyse van run 2 is gaande en run 3 volgt nog. En vanuit dat theoretische kamp zal het laatste nog niet gezegd zijn over de waarde van de anomalie van het magnetische moment van het muon. Voor de liefhebbers hieronder nog de video met de integrale presentatie van de resultaten van Muon g-2, welke gisteren via Zoom was te volgen, daaronder twee van de vier vakartikelen over de resultaten (als ik de andere twee ook heb zal ik die er bij zetten).

Vakartikelen resultaten FNAL Muon g-2 experiment

B. Abi et al, Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment to 0.46 ppm, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.141801
T. Albahri et al. Magnetic-field measurement and analysis for the Muon g?2 Experiment at Fermilab, Physical Review A (2021). DOI: 10.1103/PhysRevA.103.042208

Tenslotte nog deze schitterende tweet van blogger Jester:

References

References
1 Over de timing van de publicatie om het dezelfde dag te publiceren als de presentatie van Muon g-2 zei blogger Jester zojuist: “The lattice paper first appeared a year ago but only yesterday was published in Nature in a well-timed move that can be compared to an ex crashing a wedding party.” 😀

Comments

  1. Wybren de Jong zegt

    De berekening van de BMW lattice groep is gepubliceerd in Nature. Dat betekent dat er peer review heeft plaatsgevonden en dat de betrokken wetenschappers geen speld tussen de berekening konden krijgen.
    Over de oude berekening staat in het abstract van het BMW lattice artikel: “The most precise, model-independent determinations so far rely on dispersive techniques, combined with measurements of the cross-section of electron–positron annihilation into hadrons.” Dat is dus niet zuiver theoretisch, maar een soort mengelmoes van theorie en experimenten. Ik zou denken dat een puur theoretische afleiding uit het SM de voorkeur verdient.
    Dit is precies wat de BMW lattice groep gedaan heeft, een ‘ab initio quantum chromodynamics (QCD) and quantum electrodynamics ‘ afleiding.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.