μ介子重大成果引物理界轰动

μ介子总是出人意料。近日，一项实验证实，这些粒子比研究人员最初预计的更具磁性。如果结果成立，理论物理学将发生重大变化，即可能存在一种全新的基本粒子等待人们去发现。

2021年4月7日，美国费米国家加速器实验室的μ介子g-2合作组，在《物理评论快报》上公布了最新测量结果。肯塔基大学物理学家Susan Gardner说，对于那些希望发现其他粒子的人来说，这个结果“非常鼓舞人心”。

据报道，一个μ介子的质量大约是电子的200倍，而内部磁体的强度决定了μ介子在外部磁场中的预处理速度，物理学家将其称为g。粒子物理学标准模型认为，在适当的单位下，介子的磁矩是一个非常接近但不等于2的数字。

2001年，在布鲁克海文国家实验室进行的μ介子g-2实验测量了粒子的磁矩，并测量到这个被称为g-2的微小差异，同时发现它比理论学家预测的要稍微大一些。为了验证该结果，研究人员重建了费米国家加速器实验室的实验——让该粒子围绕一个直径为15 m的超导环形磁铁旋转。

在前段时间举行的一场电话会议上，实验的两位共同领导者打开了一个信封，里面装着未公开的时钟频率。当他们把这个数字输入电脑后，就显示出了g-2的数值。他们立刻意识到，该结果与20年前布鲁克海文国家实验室记录的结果一致。

μ介子g-2实验最初的参与者、马萨诸塞州波士顿大学的Lee Roberts说，“人们在欢呼，跳上跳下”。

据悉，这两个实验室的综合结果显示，新结果与理论的差异显著性为4.2 σ，离科学家宣称发现所需的5σ（或标准差）还差一点。

μ介子g-2小组现在正在分析一些最新的数据，同时收集更多的数据。研究人员希望他们的测量精度最终能提高4倍。如果这个差异是真实的，那么标准模型就必须进行更新，并加入新的粒子。但一个问题是，自2001年以来，许多可能影响μ介子磁矩的候选粒子在其他实验中均被排除。

自20世纪70年代首次提出以来，标准模型已经通过了所有测试，几乎没有什么变化。但物理学家知道它肯定是不完整的，一些人希望μ介子能带来它的第一次失败。“如果我们证实了与标准模型的差异，那就是人们50年来一直在寻找的东西。”Roberts说。