Neue Entwicklungen im Teilchenforschungszentrum Fermilab in den USA deuten darauf hin, dass ein langjähriger Widerspruch zwischen Theorie und Experiment in der Teilchenphysik möglicherweise aufgelöst werden kann. Vor zwei Jahren wurden bei der Untersuchung von Myonen Elementarteilchen ähnlich den Elektronen Abweichungen vom Standardmodell entdeckt. Eine aktuelle Messung hat nun den ursprünglichen Wert bestätigt freilich wurden in der Zwischenzeit neue Theorien entwickelt die diese Diskrepanz erklären könnten. Fermilab bezeichnet dies als "Showdown zwischen Theorie & Experiment der 20 Jahre lang vorbereitet wurde".
Myonen entstehen normalerweise unter anderem, wenn kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft. Allerdings können Teilchenbeschleuniger wie der im Fermilab ebenfalls große Mengen an Myonen produzieren. Myonen reagieren zudem auf starke Magnetfelder und ihr Verhalten wird durch den sogenannten g-Faktor bestimmt. Dieser kann äußerst präzise gemessen und vorhergesagt werden. Dennoch weichen die auf beiden Wegen ermittelten Werte seit Jahren stark voneinander ab. Das Fermilab konnte nun den Messwert mit großer Genauigkeit bestätigen.
Der Widerspruch zwischen Theorie & Experiment wurde erstmals 2001 bei Messungen am Brookhaven National Laboratory festgestellt. Das Fermilab begann Jahre später mit der Überprüfung aufgrund dieser Diskrepanz. Im Jahr 2017 schlossen sich weiterhin als 130 Physiker aus der ganzen Welt zusammen um die Theorie weiter zu verfeinern. Das daraus resultierende Konsenspapier wurde 2020 veröffentlicht und enthielt die genaueste Vorhersage für das magnetische Moment des Myons. Kurz darauf wurde der am Fermilab gemessene Wert bekannt gegeben was den Widerspruch weiter verstärkte.
Im selben Jahr begannen jedoch Forschungsteams weltweit, den g-Faktor auf andere Weise zu berechnen die nicht auf Computersimulationen oder Daten aus Teilchenbeschleunigern beruhen. Bei einem Vergleich der so ermittelten Werte mit den experimentellen Messungen verschwindet der Widerspruch weitgehend. Laut Ruth Van De Water vom Fermilab könnte dieser Widerspruch in ein oder zwei Jahren vollständig beseitigt sein. In diesem Fall wäre keine neue Physik erforderlich. Es bleibt jedoch die Frage; warum das Konsenspapier so stark von den tatsächlichen Messungen abwich.
Ein unabhängiges Experiment in Nowosibirsk, Russland könnte jedoch neue Erkenntnisse bringen und zeigen dass das letzte Wort in dieser Angelegenheit noch nicht gesprochen wurde. Daten aus Kollisionen von Elektronen und Positronen » die dort gesammelt wurden « scheinen den Messungen aus anderen Teilchenbeschleunigern zu widersprechen. Wenn diese in die etablierten Theorien einbezogen werden verschwindet auch die Diskrepanz. Es ist vorstellbar; dass bei früheren Experimenten die Besonderheiten der Instrumente nicht vollständig berücksichtigt wurden.
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