迄今最精確測量結果揭示繆子行為異常 為新物理的存在提供了強有力證據

在美國費米實驗室進行的繆子反常磁矩實驗顯示，繆子的行為與標準模型理論預測不相符!記者8日從上海交通大學繆子物理團隊帶頭人李亮教授處獲悉，他們參與的美國費米實驗室繆子反常磁矩實驗(Muon g-2)首批結果今天公布，以前所未有的測量精度，為新物理的存在提供了強有力證據。

繆子的“體重”比它的近親電子重200倍，在宇宙射線穿透地球大氣層時自然產生，此外，費米實驗室里的質子加速器也可以大量制造繆子。

李亮解釋說：“繆子與電子都有內稟磁矩，在外界強磁場的作用下，繆子的磁矩指向會發生進動(擺動)。繆子內稟磁矩的大小決定了其進動頻率的大小，這兩者之間的比值被稱為g-因子，科學家可以精確計算出這一比值。”

李亮進一步表示，當繆子在磁場中旋轉時，也會與時空最深處起伏不定的量子泡沫(也被稱為“虛粒子”)相互作用，這些轉瞬即逝的量子泡沫會影響g-因子，使繆子進動的頻率加快或變慢。粒子物理標準模型可以精準預測這一反常的磁矩影響。但如果量子泡沫中包含新的作用力或粒子，g值會進一步改變。

2001年，布魯克海文實驗室測得的g-因子數值比理論值偏大，顯示繆子的行為可能與標準模型不符，在物理學界引發轟動。20年后，繆子反常磁矩實驗以更高的測量精度再次證實了這一偏差。

據上海交通大學繆子物理團隊許金祥副教授介紹，在最新實驗中，研究人員將費米實驗室的粒子加速器產生的繆子束流送入一個直徑為15米的超導磁鐵存儲環內，強大的磁鐵使繆子保持在圓形軌道上，利用放在環內側的探測器，可以精確測量繆子的進動頻率，從而獲得了迄今最精確g-因子值，且與布魯克海文實驗得出的測量值相吻合。

許金祥說：“這兩個實驗結果結合起來，顯示繆子行為與標準模型之間不匹配的置信度為4.2倍標準方差，僅比5倍標準方差(科學家宣布發現的最終標準)略小，這是一個非常有力的證據，出現統計誤差的概率僅為四萬分之一。”

“這兩個實驗結果攜手，為新物理的存在提供了強有力的證據，預示著世界上可能存在新的未知粒子或作用力。”李亮強調。

(記者劉霞)