最新实验表明缪子摆动远超应有程度

业界 | 2023-08-15 09:04:13

时间：2023-08-15 09:04:13 / 来源：科技日报 / 点击数：()

【资料图】

一个微小的摆动，却可能动摇当今科学基础。美国费米国家加速器实验室的物理学家发现新证据，表明缪子（μ子，一种亚原子粒子）的摆动程度远远超过了应有的程度，他们认为应有一种未知的力在推动它。这一结果如在“最终对决”中确定，则将撼动粒子物理学的基石。相关成果已提交《物理评论快报》杂志发表。

费米实验室高级科学家布伦丹·凯西表示，他们正以前所未有的精度确定μ子磁矩。μ子有时称为“胖电子”，它与电子相似，但重量是电子的200倍，其可以在短短百万分之一秒内衰变成电子和微小的、幽灵般的、不带电的中微子。μ子还具有自旋特性，这使得它们在磁场内像迷你陀螺仪一样摆动。

团队此次让粒子以接近光速绕着-268℃的超导磁环飞行，实验表明，μ子的摆动远超应有的程度。科学家表示，这只能用标准模型以外的神秘力量来解释。换句话说，有一些未知力量正在推动和拉动环内的μ子。这可能是一种完全未知的自然力（已知的4种力是引力、电磁力以及强核力和弱核力）；也可能是一种未知的奇异粒子；亦或是新维度或时空尚未被发现的证据。

该结果建立在2021年实验的基础上，但产生的数据是原来的4倍。最新μ子g-2实验成功地将两年前的μ子磁矩测量精度提高了一倍，结果表明，μ子的磁性仍然很强。这两次测量结果保持了一致，但与之前几十年来预测的基本粒子磁性稍弱的理论之间存在令人震惊的差异。

如果该发现进一步被证实，那将是自爱因斯坦发表相对论后一百多年来最重大的科学突破之一。因为μ子的摆动（磁矩）可能动摇科学基础，与之相关的第五种力以及任何粒子，都不属于现今标准模型范畴。而标准模型自20世纪70年代中期以来一直保持不变。

研究人员预计，在2025年发布的完整结果将足够精确，不确定性可进一步降低至百万分之0.14。

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