Preliminära resultat från två experiment tyder på att något kan vara fel med det grundläggande sättet fysiker tror att universum fungerar, ett perspektiv som har partikelfysikområdet både förbryllad och hänförd.

Små partiklar som kallas myoner gör inte riktigt vad som förväntas av dem i två olika långvariga experiment i USA och Europa. De förvirrande resultaten – om de bevisas rätt – avslöjar stora problem med regelboken fysiker använder för att beskriva och förstå hur universum fungerar på subatomär nivå.

"Vi tror att vi kan simma i ett hav av bakgrundspartiklar hela tiden som bara inte har upptäckts direkt, "Förmilab-experimentets chefsforskare Chris Polly sa i en presskonferens. "Det kan finnas monster som vi ännu inte har föreställt oss som dyker upp från vakuumet som interagerar med våra myoner och detta ger oss ett fönster till att se dem."

Regelboken, kallad standardmodellen, utvecklades för cirka 50 år sedan. Experiment utförda under decennier bekräftade om och om igen att dess beskrivningar av partiklarna och krafterna som utgör och styr universum var i stort sett på marken. Tills nu.

"Nya partiklar, ny fysik kanske ligger precis utanför vår forskning, " sa Wayne State University partikelfysiker Alexey Petrov. "Det är lockande."

USA:s energidepartements Fermilab tillkännagav på onsdagen resultat av 8,2 miljarder lopp längs en bana utanför Chicago, som trots att de flesta människor väcker intresse för fysiker:Myonernas magnetfält verkar inte vara vad standardmodellen säger att de borde vara. Detta följer på nya resultat som publicerades förra månaden från European Centre for Nuclear Research's Large Hadron Collider som hittade en överraskande andel partiklar i efterdyningarna av höghastighetskollisioner.

Om det bekräftas, USA:s resultat skulle vara det största fyndet i den bisarra världen av subatomära partiklar på nästan 10 år, sedan upptäckten av Higgs boson, ofta kallad "Gudspartikeln, " sa Aida El-Khadra vid University of Illinois, som arbetar med teoretisk fysik för Fermilab-experimentet.

Poängen med experimenten, förklarar Johns Hopkins Universitys teoretiska fysiker David Kaplan, är att dra isär partiklar och ta reda på om det är "något roligt på gång" med både partiklarna och det till synes tomma utrymmet mellan dem.

"Hemligheterna lever inte bara i materia. De lever i något som tycks fylla ut allt rum och tid. Dessa är kvantfält, ", sa Kaplan. "Vi lägger energi på vakuumet och ser vad som kommer ut."

Båda uppsättningarna av resultat involverar det konstiga, flyktig partikel som kallas myon. Myonen är den tyngre kusinen till elektronen som kretsar kring en atoms centrum. Men myonen är inte en del av atomen, den är instabil och existerar normalt i endast två mikrosekunder. Efter att det upptäcktes i kosmisk strålning 1936 förvirrade det så forskarna att en berömd fysiker frågade "Vem beställde det?"

"Sedan första början har det fått fysiker att klia sig i huvudet, sa Graziano Venanzoni, en experimentell fysiker vid ett italienskt nationellt labb, som är en av de främsta forskarna på det amerikanska Fermilab-experimentet, kallas Muon g-2.

Experimentet skickar myoner runt ett magnetiserat spår som håller partiklarna i existens tillräckligt länge för att forskare ska kunna titta närmare på dem. Preliminära resultat tyder på att det magnetiska "snurret" av myonerna är 0,1 % lägre än vad standardmodellen förutspår. Det låter kanske inte så mycket, men för partikelfysiker är det enormt – mer än tillräckligt för att höja den nuvarande förståelsen.

Forskare behöver ytterligare ett eller två år för att slutföra analysen av resultaten av alla varven runt 50 fot (14 meter) banan. Om resultaten inte ändras, det kommer att räknas som en stor upptäckt, sa Venanzoni.

Separat, vid världens största atomkrossare vid CERN, fysiker har kraschat protoner mot varandra där för att se vad som händer efter. Ett av partikelkrockarnas flera separata experiment mäter vad som händer när partiklar som kallas skönhet eller bottenkvarkar kolliderar.

Standardmodellen förutspår att dessa skönhetskvarkkrascher bör resultera i lika många elektroner och myoner. Det är ungefär som att vända ett mynt 1, 000 gånger och får ungefär lika många huvuden och svansar, sade Large Hadron Collider skönhetsexperimentchef Chris Parkes.

Men det var inte det som hände.

Forskare granskade data från flera år och några tusen krascher och fann en skillnad på 15 %, med betydligt fler elektroner än myoner, sade experimentforskaren Sheldon Stone från Syracuse University.

Inget av experimenten kallas för en officiell upptäckt ännu eftersom det fortfarande finns en liten chans att resultaten är statistiska egenheter. Att köra experimenten fler gånger – planerat i båda fallen – skulle kunna, om ett eller två år, nå de otroligt stränga statistiska kraven för fysiken för att hylla det som en upptäckt, sa forskare.

Om resultaten håller, de skulle upphäva "alla andra beräkningar som görs" i partikelfysikens värld, sa Kaplan.

"Det här är inte en fudge-faktor. Det här är något fel, " sa Kaplan. Att något kan förklaras av en ny partikel eller kraft.

Eller så kan dessa resultat vara misstag. Under 2011, en märklig upptäckt att en partikel som kallas en neutrino verkade färdas snabbare än ljuset hotade modellen, men det visade sig vara resultatet av ett löst problem med elektrisk anslutning i experimentet.

"Vi kontrollerade alla våra kabelanslutningar och vi har gjort vad vi kan för att kontrollera våra data, " sa Stone. "Vi är lite självsäkra, men man vet aldrig."

© 2021 The Associated Press. Alla rättigheter förbehållna. Detta material får inte publiceras, utsända, omskrivs eller omdistribueras utan tillstånd.