Eksperimen dengan Proton dan Muon Membuat Fisika Gagal

Fisika adalah gila, dan tidak selalu mengikuti hukum yang telah kami rumuskan selama beberapa ribu tahun terakhir dari pengamatan dan analisis yang masih harus dibayar. Contoh kasus: studi baru yang diterbitkan hari ini di Ilmu yang mengilustrasikan bagaimana ukuran jari-jari proton ditentukan oleh interaksinya dengan partikel lain yang lebih kecil dapat berubah sedemikian membingungkannya sehingga mengganggu teori-teori fundamental yang terkait dengan Model Standar dan mekanika kuantum. Dengan kata lain, ada yang brengsek. Astaga!

Lihat, jari-jari proton (proton berada di inti atom, bersama dengan neutron) berubah berdasarkan pada setiap elektron yang mengorbitnya. Elektron menyebabkan perubahan pada muatan keseluruhan atom yang memengaruhi seperti apa jari-jari orbitnya. Namun, penelitian sebelumnya telah menemukan bahwa menempatkan versi elektron yang lebih berat - disebut a muon - Dalam orbit proton menciptakan benar-benar aneh versi atom hidrogen yang menciptakan jari-jari proton kita tidak memiliki model untuk menghitung dengan benar. Dengan kata lain, itu meniduri fisika kita.

Pada dasarnya, elektron muon yang berat melemparkan kunci pas ke dalam model yang digunakan fisikawan untuk menentukan struktur dan perilaku partikel kecil. Studi baru tersebut pada dasarnya mencari untuk mengkonfirmasi ada masalah dengan menempatkan muon di sekitar orbit deuterium - isotop hidrogen yang berat.

Jika tidak ada masalah - yaitu, jika para ilmuwan gagasan tradisional fisika dan seluruh kerangka alam semesta benar - orbit deuterium proton akan bereaksi dengan cara yang dapat diprediksi, sudah diamati ke muon.

Sebaliknya, ya, sial jadi aneh. Jari-jari deuterium proton menjadi benar-benar kacau dan tidak konsisten sehingga peneliti masih tidak dapat menjelaskan atau memprediksi.

Dan sayangnya, tidak ada cara untuk mendamaikan puzzle ini dengan teori fisika saat ini.

Ars Technica memiliki ikhtisar yang cukup bagus tentang bagaimana tepatnya eksperimen itu bekerja, jika Anda tertarik untuk melihatnya. Namun, hal utama yang dapat diambil adalah bahwa hasilnya berada di luar ambang batas menjadi kesalahan statistik - apa yang dilihat tim peneliti memang merupakan anomali yang, yah, seharusnya terjadi. Kami tidak punya cara untuk menjelaskannya sekarang.

Seperti semua penelitian yang menimbulkan lebih banyak pertanyaan daripada jawaban, satu-satunya hal yang dapat kita lakukan untuk memecahkan misteri ini adalah menjalankan lebih banyak studi dan mengumpulkan lebih banyak pengukuran yang dapat memberikan lebih banyak kejelasan.