Физики из Фермиевской национальной ускорительной лаборатории провели самый чувствительный на сегодняшний день прямой поиск электрического дипольного момента (EDM) мюона. Сам эффект обнаружить не удалось, однако ученые установили новый верхний предел его возможного значения — 1,1 × 10⁻¹⁹ е·см с доверительной вероятностью 95%.
Электрический дипольный момент можно представить как чрезвычайно слабую внутреннюю электрическую полярность частицы. Его обнаружение у мюона на доступном современным приборам уровне стало бы важным свидетельством существования физики за пределами Стандартной модели и потенциально могло бы помочь объяснить, почему во Вселенной материя значительно преобладает над антиматерией.
Стандартная модель предсказывает для мюона EDM порядка 10⁻³⁸ е·см — примерно на 19 порядков меньше нынешнего предела чувствительности. Поэтому эксперимент не опровергает существующую теорию, а ограничивает возможный вклад пока неизвестных физических процессов. Новый результат примерно в 1,5 раза превосходит предыдущее прямое ограничение, установленное в Брукхейвенской национальной лаборатории.
Для поиска ученые использовали данные эксперимента Muon g-2, который изначально предназначался для измерения магнитного момента мюона. Частицы движутся почти со скоростью света внутри сверхпроводящего накопительного кольца, а исследователи наблюдают за продуктами их распада. Если бы мюоны обладали достаточно большим электрическим дипольным моментом, он должен был бы вызвать небольшое дополнительное отклонение в характере их движения.
Особенно примечательно, что новый результат получен после анализа лишь 25% данных Muon g-2, собранных в 2019 и 2020 годах. Поэтому дальнейшая обработка результатов эксперимента может позволить еще сильнее сузить диапазон, в котором способно скрываться необычное свойство мюона.
Полученные данные также станут ориентиром для новых экспериментов в Японии и Швейцарии, рассчитанных на еще более высокую чувствительность. Пока мюон продолжает соответствовать предсказаниям современной физики, но поиски возможных отклонений от Стандартной модели продолжаются.
