В 2026 год мы могли вступить с Новой физикой: предыдущие 20 лет формировались предпосылки для кардинального пересмотра Стандартной модели (СМ) современной теории взаимодействий окружающих нас элементарных частиц.
Несколько больших экспериментов в самых авторитетных физических лабораториях мира фиксировали серьезное расхождение в сравнении с теоретическими расчетами результатов измерений аномального магнитного момента мюона (АМММ) — одной из субатомных частиц, которая вступает во все известные физические взаимодействия. Ее величина аккумулирует эффект от всех частиц, существующих в природе: магнитный момент отражает силу взаимодействия мюона с магнитным полем, а аномальный магнитный момент — взаимодействие частицы с короткоживущими ненаблюдаемыми, или виртуальными, частицами, которыми заполнен вакуум.
Гонка физиков за вычислением АМММ идет сразу в двух направлениях: теоретики стремятся повысить точность расчетов предсказания этой величины в СМ, а экспериментаторы — точность ее измерения. Если результаты измерений не совпадают с теорией, это означает, что концепция СМ неверна и наука приближается к открытию новой, до сих пор не предсказанной частицы или силы природы, что перевернет с ног на голову всю известную физику, то есть наше представление об устройстве Вселенной на микроуровне. Сейчас СМ позволяет глубоко заглянуть в микромир атома и рассчитать взаимодействия множества его «кирпичиков»: кварков, лептонов, бозонов и др., то возникающих, то исчезающих в вакууме, — но не дает исчерпывающего объяснения всем фундаментальным силам в природе. За ее рамками — темная материя (составляет 27% содержимого Вселенной), гравитационная частица, загадочные свойства нейтрино, дисбаланс материи и антиматерии, ускорение расширения Вселенной.
Первый сигнал к тому, что СМ может выстоять под очередным натиском измерений, прозвучал в 2023 году: в лаборатории Института ядерной физики (ИЯФ) Сибирского отделения РАН в Новосибирске откорректировали теоретические предсказания АМММ в рамках СМ.
«Результаты, полученные в Новосибирске, существенно изменили точку зрения на проблему расхождений в АМММ. Если до наших измерений сообщество было практически готово объявить об обнаружении Новой физики, то теперь акцент сместился в сторону того, что Стандартная модель, как и прежде, остается верной. Необходимо продолжать повышать точность экспериментов и расчетов», — комментировал тогда ситуацию старший научный сотрудник ИЯФ СО РАН Федор Игнатов.
А в июне 2025 года были подведены итоги грандиозного международного эксперимента Muon g-2 в Fermilab, лаборатории министерства энергетики США близ Чикаго, которые окончательно сняли интригу. Экспериментальные результаты оказались поразительно близки к теории. Точность замеров АМММ составила 0,000013%. Как говорят сами авторы исследования, если бы так филигранно измеряли территорию США, оказалось бы заметным исчезновение даже песчинки.
С одной стороны, это отличный результат: фундамент, на котором держится весь наш хрупкий мир, оказался поразительно стабилен. С другой — все физики, конечно, ждут как минимум расширения СМ, что позволит увидеть более объемную картину бытия со всеми ее многочисленными взаимодействиями.
Обновление СМ пока отложено. Но это означает, что эксперименты по измерению АМММ будут продолжены в последующие годы и их сложность станет повышаться. В ходе этих проектов, как правило, рождаются новые технологии: ранее это была цифровая рентгенография, устройства для избирательного поражения злокачественных клеток в раковых опухолях, оборудование для диагностики механического поведения материалов при разных нагрузках. И сейчас есть основания полагать, что ядерная физика продолжит вносить свой вклад не только в обновление основополагающей теории, но и в упорядочивание хаоса в разных аспектах нашей реальной жизни.