μ子研究取得突破：磁矩精度实现！

μ子研究取得突破：磁矩精度实现！

2025 年 6 月 3 日，Muon g-2 合作项目展示了对 μ 子反常磁矩的第三次也是最后一次测量。这项新分析得出的实验值为 aμ = (g−2)/2 = 0.001 165 920 705 ± 0.000 000 000 148，并以十亿分之 127 的意外高精度超出了最初目标。这表明精密测量取得了显着进步，在现代粒子物理学中发挥着重要作用。

这些测量是在费米国家加速器实验室 (Fermilab) 进行的，包括持续到 2023 年 7 月 9 日的六年研究阶段的数据。在此期间，测量了超过 3080 亿个 μ 子，测量精度从十亿分之 200 提高到十亿分之 127。美因茨约翰内斯古腾堡大学的 Martin Fertl 教授博士是国际 Muon g-2 合作项目中唯一的德国研究员，该合作项目汇集了来自 7 个国家 37 个机构的近 180 名科学家。

muon g-2 实验概览

Muon g-2 实验追踪 μ 子磁矩的进动，μ 子与电子相似，但比电子重约 200 倍。这些基本粒子的寿命相对较短，而特性却受真空涨落的影响。这些波动也是造成当前异常磁矩偏差的原因，与理论值偏差约0.1%。该实验使用直径14米的超导磁环在受控条件下分析μ子。

最新结果与之前 2021 年和 2023 年的测量结果一致，但提供了新的、更精确的数据。 Muon g-2理论计划同时发表了对反常磁矩的新预测，根据晶格QCD计算给出了aμ = (g−2)/2 = 0.001 165 920 33 ± 0.000 000 000 62的理论值。该协议可以提供证据证明存在超出标准模型的物理现象。

与暗物质的联系

对反常磁矩的研究还可以为暗物质提供重要的见解，暗物质被认为是宇宙结构的基本组成部分。物理学家使用两种方法寻找暗物质：通过大型强子对撞机等粒子加速器的直接实验，以及通过需要精确度的已知物理过程的间接研究。费米实验室的测量表明，μ介子能够在真空中搜索虚拟粒子，从而有可能发现构成暗物质的新粒子。

费米实验室的实验也彻底改变了对过去与观察结果不同的理论计算的理解。在最近的研究中，对真空涨落的更详细考虑中出现了新的见解，使得与标准模型的偏差更容易理解。

尽管Muon g-2实验现已完成，但它仍然可以作为未来测量的基准。日本计划在 2030 年代进行另一项实验，以提供更多数据，尽管精度较低。挑战在于解释结果并找到最新结果提出的问题的答案，包括需要澄清为什么在大型强子对撞机中没有发现新粒子。

理论物理学的最新启示和发展清楚地表明，μ子 g-2 和大型强子对撞机实验有时相互矛盾的结果可能会导致粒子物理学进入一个令人兴奋的阶段，在这个阶段，旧的理论将受到质疑，新的想法将得到发展，以便更好地理解宇宙及其基本力。

最后但并非最不重要的一点是，Muon g-2 合作定义了未来科学发现的道路，并增进了对基本物理概念的理解，超越了我们以前认为理所当然的范围。

有关该研究的更多信息和详细信息可以在此处找到 这里 ，关于暗物质的作用 这里 并讨论寻找新粒子 这里 。