El experimento Muon g-2 de Fermilab ha revelado una nueva medida de precisión de la propiedad magnética del muón, lo que sugiere partículas no descubiertas y un avance potencial en la física. Los resultados preparan el escenario para un enfrentamiento final entre la teoría actual y el experimento en 2025.
Los hallazgos en Fermilab muestran una brecha entre la teoría y el experimento, lo que podría conducir a una nueva física más allá del modelo estándar.
Los físicos ahora tienen una nueva medida de una propiedad del muón llamada momento magnético anómalo que mejora la precisión de su resultado anterior por un factor de 2.
Una colaboración internacional de científicos que trabajan en el experimento Muon g-2 en el Fermi National Accelerator Laboratory del Departamento de Energía de EE. UU. anuncio la muy esperada medida actualizada el 10 de agosto. Este nuevo valor refuerza la primer resultado anunciaron en abril de 2021, y plantea un enfrentamiento entre teoría y experiencia a lo largo de 20 años de preparación.
“Realmente estamos explorando nuevos territorios. Estamos determinando el momento magnético del muón con mayor precisión que nunca”, dijo Brendan Casey, científico principal de Fermilab que ha trabajado en el experimento Muon g-2 desde 2008.
El anuncio del 10 de agosto de 2023 es el segundo resultado del experimento Fermilab, dos veces más preciso que el primer resultado anunciado el 7 de abril de 2021. Credit: Ryan Postel, Fermilab
Más allá del modelo estándar
Los físicos describen cómo funciona el universo en su nivel más fundamental con una teoría conocida como el Modelo Estándar. Al hacer predicciones basadas en el modelo estándar y compararlas con los resultados experimentales, los físicos pueden discernir si la teoría está completa o si hay física más allá del modelo estándar.
Los muones son partículas fundamentales similares a los electrones pero unas 200 veces más masivas. Al igual que los electrones, los muones tienen un diminuto imán interno que, en presencia de un campo magnético, precede o se tambalea como el eje de un trompo. La tasa de precesión en un campo magnético dado depende del momento magnético del muón, generalmente representado por la letra gramo; en el nivel más simple, la teoría predice que gramo debe ser igual a 2.
Este video de siete minutos proporciona información adicional sobre los muones y el nuevo resultado de la colaboración Muon g-2.
La importancia de g-2
la diferencia de gramo de 2 – o gramo menos 2: se puede atribuir a las interacciones del muón con partículas en una espuma cuántica que lo rodea. Estas partículas parpadean dentro y fuera de la existencia y, como ‘compañeros de baile’ subatómicos, agarran la ‘mano’ del muón y cambian la forma en que el muón interactúa con el campo magnético. El modelo estándar incorpora todas las partículas conocidas de «pareja de baile» y predice cómo cambia la espuma cuántica gramo. Pero podría haber más. Los físicos están entusiasmados con la posible existencia de partículas aún desconocidas que contribuyen al valor de g-2 – y abriría la puerta a la exploración de nueva física.
Gordan Krnjaic, físico teórico de partículas en Fermilab y el Universidad de Chicago Instituto Kavli de Física Cosmológica, dilo New York Times que si persistía el desacuerdo experimental con la teoría, sería «la primera evidencia convincente de laboratorio de la nueva física». Y esta puede ser la primera vez que rompemos el modelo estándar.
Incertidumbres de medición
El nuevo resultado experimental, basado en los primeros tres años de datos, anunciado por la colaboración Muon g-2 es: g-2 = 0,00233184110 +/- 0,00000000043 (est.) +/- 0,00000000019 (sist.)
La medida g-2 corresponde a una precisión de 0,20 partes por millón. La colaboración Muon g-2 describe el resultado en un documento que enviaron a Cartas de exploración física.
Con esta medida, la colaboración ya ha logrado su objetivo de reducir un tipo particular de incertidumbre: la incertidumbre causada por imperfecciones experimentales, denominadas incertidumbres sistemáticas.
Debido a la gran cantidad de datos adicionales incluidos en el anuncio del análisis de 2023, el último resultado de la colaboración Muon g-2 es más del doble de preciso que el primer resultado anunciado en 2021. Crédito: colaboración Muon g-2
«Esta medida es un logro experimental increíble», dijo Peter Winter, co-portavoz de la colaboración Muon g-2. «Reducir la incertidumbre sistemática a este nivel es un gran problema y es algo que no esperábamos lograr tan pronto».
Si bien la incertidumbre sistemática total ya superó el objetivo de diseño, el aspecto más amplio de la incertidumbre, la incertidumbre estadística, está determinado por la cantidad de datos analizados. El resultado anunciado hoy suma dos años más de datos a su primer resultado. El experimento Fermilab alcanzará su máxima incertidumbre estadística una vez que los científicos incorporen los seis años de datos en su análisis, que la colaboración pretende completar en los próximos dos años.
Detalles de la experiencia
Para realizar la medición, la colaboración Muon g-2 envió repetidamente un haz de muones a un anillo de almacenamiento magnético superconductor de 50 pies de diámetro, donde dieron unas 1000 vueltas a casi la velocidad de la luz. Los detectores alrededor del anillo permitieron a los científicos determinar la tasa de precesión de muones. Los físicos también deben medir con precisión la intensidad del campo magnético para luego determinar el valor de g-2.
El experimento Fermilab reutilizó un anillo de almacenamiento construido originalmente para el experimento Muon g-2 anterior en el Laboratorio Nacional Brookhaven del DOE que finalizó en 2001. En 2013, la colaboración transportado el anillo de almacenamiento 3200 millas desde Long Island, Nueva York, hasta Batavia, Illinois. Durante los siguientes cuatro años, la colaboración reunió el experimento con técnicas, instrumentos y simulaciones mejoradas. El objetivo principal del experimento Fermilab es reducir la incertidumbre de g-2 por un factor de cuatro en comparación con el resultado de Brookhaven.
Además del conjunto de datos más grande, esta última medición de g-2 se mejora con las actualizaciones del propio experimento Fermilab.
«Esta puede ser la primera vez que rompemos el patrón estándar».
— Gordan Krnjaic, Fermilab y científico de UCChicago
Conclusión: el futuro de la experiencia
«Nuestra nueva medición es muy emocionante porque nos lleva mucho más allá de la sensibilidad de Brookhaven», dijo Graziano Venanzoni, profesor de la Universidad de Liverpool afiliado al Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear en Pisa y coautor del Muon. experimento g-2. en Fermilab.
Además del conjunto de datos más grande, esta última medición de g-2 se mejora con las actualizaciones del propio experimento Fermilab. “Mejoramos muchas cosas entre nuestro primer año de recopilación de datos y nuestro segundo y tercer año”, dijo Casey, quien recientemente completó su mandato como co-portavoz de Venanzoni. «Estamos constantemente mejorando la experiencia».
El experimento «realmente funcionó a toda máquina» durante los últimos tres años de recopilación de datos, que finalizaron el 9 de julio de 2023. Fue entonces cuando la colaboración cerró el haz de muones, concluyendo el experimento después de seis años de recopilación de datos. . Lograron el objetivo de recopilar un conjunto de datos 21 veces más grande que el conjunto de datos de Brookhaven.
Los físicos pueden calcular los efectos de los conocidos «compañeros de baile» del modelo estándar en el muón g-2 con una precisión increíble. Los cálculos tienen en cuenta las fuerzas electromagnética, nuclear débil y nuclear fuerte, incluidos fotones, electrones, quarks, gluones, neutrinos, bosones W y Z y el bosón de Higgs. Si el modelo estándar es correcto, esta predicción ultraprecisa debería coincidir con la medición experimental.
Calcular la predicción del modelo estándar para el muón g-2 es muy difícil. En 2020, la Iniciativa de Teoría Muon g-2 anuncio el mejor Predicción del modelo estándar para el muón g-2 disponible en ese momento. Pero una nueva medición experimental de los datos que impulsan la predicción y un nuevo cálculo basado en un enfoque teórico diferente, la teoría del calibre de celosía, están en tensión con el cálculo de 2020. Los científicos de la iniciativa Muon g-2 Theory pretenden tener una nueva predicción mejorada disponible en los próximos dos años que considera ambos enfoques teóricos.
La colaboración Muon g-2 incluye a casi 200 científicos de 33 instituciones en siete países y hasta el momento tiene cerca de 40 estudiantes que han recibido sus doctorados en base a su trabajo en el experimento. Los colaboradores ahora pasarán los próximos dos años analizando los últimos tres años de datos. “Esperamos otro factor de precisión de dos al final”, dijo Venanzoni.
La colaboración planea publicar su medición final y más precisa del momento magnético del muón en 2025, estableciendo el enfrentamiento definitivo entre la teoría y el experimento del Modelo Estándar. Hasta entonces, los físicos tienen una medición nueva y mejorada del muón g-2 que es un paso importante hacia su objetivo físico final.
La colaboración Muon g-2 presentó este articulo cientifico para publicación.
El experimento Muon g-2 cuenta con el apoyo del Departamento de Energía (Estados Unidos); Fundación Nacional de Ciencias (EE.UU.); Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Italia); Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (Reino Unido); Sociedad Real (Reino Unido); Unión Europea Horizonte 2020; Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China; MSIP, NRF e IBS-R017-D1 (República de Corea); y la Fundación Alemana de Investigación (DFG).
SpaceX puso en órbita otro lote de sus satélites de Internet Starlink desde la Costa Espacial de Florida esta tarde (30 de octubre).
Un cohete Falcon 9 coronado por 23 naves espaciales Starlink despegó de la estación espacial de Cabo Cañaveral hoy a las 17:10 EDT (21:10 GMT).
La primera etapa del Falcon 9 regresó a la Tierra para un aterrizaje vertical aproximadamente ocho minutos después del despegue, como estaba previsto. Aterrizó en el dron SpaceX “A Shortfall of Gravitas”, estacionado en el Océano Atlántico.
Este fue el decimocuarto lanzamiento y aterrizaje de este propulsor en particular, según un Descripción de la misión SpaceX.
La etapa superior del Falcon 9 continuó su viaje hacia el cielo. Desplegará los 23 satélites Starlink en la órbita terrestre baja (LEO) aproximadamente 64 minutos después del despegue, si todo va según lo planeado.
SpaceX ya ha lanzado más de 100 misiones Falcon 9 en 2024, aproximadamente dos tercios de las cuales están dedicadas a construir la megaconstelación Starlink.
La compañía de Elon Musk opera actualmente cerca de 6.500 satélites Starlink en LEO, y cada vez hay más satélites en crecimiento, como muestra el despegue de hoy.
La NASA ha perfeccionado su lista de posibles lugares de aterrizaje cerca del polo sur de la Luna para su Misión Artemisa 3cuyo objetivo es devolver a los astronautas a la superficie lunar no antes de 2026.
Los nueve sitios preseleccionados, que fueron publicados por la NASA el lunes 28 de octubre, son geológicamente diversos y cada uno tiene el potencial de proporcionar nueva información sobre planetas rocososrecursos lunares y la historia de nuestra sistema solarsegún un declaración por la agencia.
Las ubicaciones específicas en las regiones candidatas se seleccionarán después de que se seleccionen las fechas objetivo del lanzamiento de Artemis 3, según el comunicado, porque estas fechas «dictarán las trayectorias orbitales y las condiciones ambientales de la superficie».
«Cualquiera de estas regiones de aterrizaje nos permitirá hacer ciencia asombrosa y hacer nuevos descubrimientos», dijo Sarah Noble, geóloga lunar de la División de Ciencias Planetarias de la sede de la NASA en Washington, DC, en el comunicado de prensa.
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La misión Artemis 3 tiene como objetivo aterrizar lo suficientemente cerca de áreas cercanas al polo sur de la Luna que nunca ven la luz del sol. En esos lugares, conocidos como regiones persistentemente sombreadas, los científicos sospechan que las capas de hielo que no se han distribuido durante miles de millones de años podrían contener pistas sobre la historia del sistema solar y proporcionar a los astronautas sistemas de soporte vital y combustible para cohetes.
Los MNT en regiones actualizadas también admiten aterrizajes por EspacioXdel Starship Human Landing System (HLS), que transportará a dos astronautas desde nave espacial orión atracado en órbita lunar en la superficie de la luna. EL Astronave HLS está diseñado para servir como hábitat para los miembros de la tripulación durante su estadía de una semana en la luna. También está previsto enviarlos de regreso a Orión cuando el tiempo venir.
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El contrato de SpaceX con NASA requiere que ejecute con éxito un aterrizaje de demostración sin tripulación en la superficie de la Luna antes de transportar astronautas en la misión tripulada Artemis 3. Retrasos en el desarrollo de Starship y también. problemas con el escudo térmico con la cápsula de Orión retrasó la misión Artemis 3 hasta al menos septiembre de 2026aproximadamente un año después de su fecha de lanzamiento original.
A principios de este año, la NASA nota Starship ha superado con éxito varias pruebas de sistemas de acoplamiento, así como más de 30 hitos relacionados con su desarrollo HLS. El siguiente paso crítico es que Starship HLS demuestre la transferencia de propulsor en órbita, ya que Starship no puede volar directamente a la Luna y debe repostar combustible en órbita. Tierra órbita con propulsor proporcionado por una rápida sucesión de al menos 10 lanzamientos de Starship antes de zarpar hacia la luna.
Al mismo tiempo, el desarrollo de un componente crítico por boeing para el nuevo de la NASA Sistema de lanzamiento espacial (SLS), llamado Bloque 1B –un cohete robusto diseñado para aumentar la cantidad de carga que SLS puede entregar a la Luna– cayó recientemente bajo una nube de incertidumbre cuando el gigante aeroespacial supuestamente consideró vender su negocio espacial en un contexto de crecientes problemas financieros. .
A informe exclusivo El Wall Street Journal señaló el viernes pasado (25 de octubre) que las discusiones de Boeing sobre la venta de sus operaciones espaciales, una medida encabezada por el nuevo director ejecutivo de la compañía, Kelly Ortberg, se encontraban «en una etapa temprana». Tampoco está claro qué parte del negocio podría venderse y es posible que la empresa mantenga su papel en el desarrollo de SLS, señala el informe.
Se espera que el vuelo inaugural del SLS Bloque 1B sea la misión de alunizaje Artemis 4, ahora programada para finales de 2028.
Mattel, el fabricante de juguetes detrás de grandes marcas como Barbie y Hot Wheels, está modernizando sus propiedades inmobiliarias, trasladando sus estudios y su centro de diseño a nuevos hogares.
La compañía, con sede en El Segundo, planea trasladar sus estudios a un edificio recientemente renovado de 60,000 pies cuadrados para 2025. Mattel firmó un acuerdo de varios años para arrendar el espacio de oficinas en 831 S. Douglas St.
El edificio, ubicado cerca de la actual sede de Mattel en Continental Boulevard, incluye estudios que la compañía utilizará para tomar fotografías y videos para promocionar sus productos, así como un patio con fogatas, una parrilla y un área de cocina. El edificio está cerca de otros servicios, incluidos restaurantes, un club deportivo de alto nivel, hoteles y tiendas. Durante los últimos 30 años, Mattel ha alojado sus estudios en su campus, que incluye varios edificios.
La transacción inmobiliaria es parte de los esfuerzos de Mattel para renovar sus oficinas, ya que la compañía apunta a impulsar la productividad y la creatividad en el lugar de trabajo y al mismo tiempo atraer nuevos empleados. A medida que los trabajadores comienzan a regresar a la oficina después de la pandemia de COVID-19, las empresas están tratando de hacer que la oficina sea más atractiva para los empleados acostumbrados al trabajo remoto.
El edificio industrial, que forma parte del campus de Continental Park de Continental Development Corp., fue transformado recientemente para incluir un área de producción de estudio para satisfacer las necesidades creativas de Mattel.
«Los empleadores han estado trabajando para darles a sus empleados razones para querer regresar a la oficina e interactuar con sus pares», dijo Bob Tarnofsky, vicepresidente ejecutivo de bienes raíces de Continental Development. «Las comodidades que ofrecen son muy superiores a las que normalmente veíamos antes de COVID». »
A medida que los empleadores reconsideran el futuro del trabajo, no es raro que las empresas firmen contratos de arrendamiento a más corto plazo, dijo Tarnofsky. Mattel, sin embargo, firmó un contrato de arrendamiento a largo plazo. Se negó a decir cuánto pagó Mattel por el contrato de arrendamiento y cuánto dura.
Este año, Mattel también anunció que trasladaría su centro de diseño, ubicado en Mariposa Avenue durante más de tres décadas, a un edificio recientemente renovado en 2026. El centro, donde los empleados diseñan cabello, ropa y otras piezas de juguete, se ubicará en un espacio de oficinas de 167,767 pies cuadrados conocido como Grand + Nash en 2160 E. Grand Ave. Mattel compró el espacio por 59 millones de dólares a New York Life Insurance.
«Nos estamos embarcando en una importante modernización interior de nuestra sede en 333 Continental Boulevard, infundida con los mismos principios de diseño e inspirada en los esfuerzos de modernización de oficinas de Mattel en todo el mundo», David Traughber, vicepresidente senior de finanzas y director de Mattel. bienes raíces globales, dijo en un comunicado.
Los edificios que actualmente albergan el centro de diseño y operaciones de estudio de Mattel son instalaciones arrendadas que la compañía dejará libres.
En diciembre de 2023, Mattel tenía aproximadamente 33.000 empleados en más de 35 países de todo el mundo, según el informe anual de la empresa. La empresa tiene aproximadamente 2000 empleados en El Segundo y ofrece a sus empleados un ambiente de trabajo híbrido.