muon g 2 deneyi

fizik dünyasini neredeyse alt üst etmis bir deneydir.

kasten barış özcan videosunu cekip koyacak diye bekledim ama bi cacik cikmadi.
bana bak baris! burada basliklarini actigim konularin üc gün sonra videosunu cekiyorsun. akilli ol!
uyarimizi yaptik konuya dönelim.

fermilab da, müonlarin g-faktörünü (manyetik moment) daha dogru ölcmek icin gerceklestirilmis deneydir.

Bu deneyde müonlarin matematiksel manyetik momentlerinin deneysel olarak da dogru olup olmadigi kanitlanmaya calisildi. Bu deneyde beklenenden farkli sonuclar elde edildi. Matematiksel olarak varsayilandan daha fazla bir degere sahip oldugu sonucu elde edildi. Bu da demek oluyor ki; henüz kesfedilmemis bir sey var ama ne oldugu bilinmiyor.

müonlar en kücük bölünmeyen parcaciklar olarak bilinir.
kuarklar - leptonlar be bozonlar.

Müonlar lepton grubuna ait bir parcaciktir. yani elektronlarin akrabalari diyebiliriz. Elektronlarla ayni kuantum sayisina sahiptirler fakat elektronlardan 207 kat daha fazla agirliga sahiptirler. Elektriksel olarak negatif yüke sahiptirler.

dogal olarak gökyüzünde kozmik isinimlar sayesinde olusur ama sadece 2,2 mikrosaniye (µs) stabil durur.
Bu deney 2001 yilinda brookhaven´de gerceklestirildi. Bu deneyin amaci müonlarin manyetin momentlerini olabildigince kesin bir sekilde belirlemekti. Bu sekilde önceki standart modeldeki hesaplamalar da dogrulanmis olacakti. Daha ilk deneyde hesaplamalar ile müonlarin manyetik momentleri arasinda büyük bir sapma kesfedildi.
2013 yilinda bu deneyi daha da dogrulayabilmek icin fermilab´a yeni bir saklama halkasi gönderildi.

müonlar bu süper iletken saklama halkasi icerisinde gönderildi.
bu halkada mutlak sicaklik olabildigince düsük tutuldu. Bu sekilde düsük direnc sebebiyle yüksek elektrik akimi saglanmis oluyor ve cok güclü manyetik alanlar elde edilebiliniyor. Fermilab´deki bu saklama halkasi 1,45 tesla gücünde bir manyetik alan olusturmakta [dünyanin manyetik alaninin 30000 kati (48 µT)].
Burada önceki deneye göre 20 kat daha fazla müon gönderilebiliniyor ve bu sekilde deneyde daha fazla veri toplanabiliyor ayni zamanda önceki deneye göre 4 kat daha dogru yapmis oluyor.

Müonlar saklama halkasi icerisinde olusan manyetik alanda nasil etkileniyorlar?
Müonlarin kendilerine ait bir açısal momentumu bulunuyor. Yani kendi etraflarinda dönüyorlar. Müonlari kendi etrafinda dönen birer miknatis olarak düsünelim. Manyetik alan icerisinde sadece kendi etraflarinda dönmüyorlar bir jiroskop gibi sadece kendi etrafinda degil ayni zamanda bir daire cizer gibi hareket etmeye basliyorlar (bkz. asagidaki resim)
görsel

teoriye göre bir müonun g-faktörü 2 olarak kabul görmekte.

Bir ortamda hareket eden her cismin etrafinda virtüel parcaciklar olusur ve saniseler icerisinde tekrar yok olurlar. Buna da kuantum fluktuasyon denir. Bu olayi göremeyiz ama müonlar ile bu parcaciklarin etkilesimini ölcebiliriz.
Burada olusan parcaciklar müonlarin manyetik momenti etkileyerek bir anomali olustururlar.

Standart modelde bilinen 17 adet parcacik bulunmakta.

g-faktörü: 2,00233183620
fermilab´daki ölcümlerde elde edilen sonuc: 2,00233184080

asagida iki deneyde elde edilen sonuc ile varsayilan sonucu görebilirsiniz.
görsel

Yani standart modelde dikkate alinmayan bazi parcaciklar veya gücler de bulunuyor.

Bilim insanlari bu deneyi bircok kez tekrarliyacaklar ve farkli yerlerde de bu deneyin tekrarlanmasi icin calismalara basladilar.

Kaynaklar:
https://muon-g-2.fnal.gov/the-physics-of-g-2.html
https://muon-g-2.fnal.gov/3d-tour.html
https://muon-g-2.fnal.gov...tion-from-brookhaven.html
https://www.youtube.com/w...?v=ZjnK5exNhZ0&t=192s
https://vms.fnal.gov/gallery/view?id=41