物理学地震？？？费米实验室缪子实验结果

中科院半导体所 今天

以下文章来源于现代物理知识杂志 ，作者张昊

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来源：现代物理知识杂志

作者：张昊


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实验文章[1]结果图：费米国家加速器实验室（FNAL）测量带正电缪子反常磁矩结果与布鲁克海文国家实验室（BNL）E821测量的结果高度吻合，均偏离标准模型的预言值。

当地时间2021年4月7日上午，美国费米国家加速器实验室缪子g-2实验组召开在线新闻发布会，公布了实验组关于缪子反常磁矩测量的首个结果。实验组的结果已经在《Physical Review Letters》杂志发表文章，本文翻译了文章的摘要并简单做个快评。

实验组在《Physical Review Letters》杂志发表的文章摘要中指出[1]：

“我们展示了费米国家加速器实验室（FNAL）测量带正电缪子反常磁矩aμ≡(gμ-2)/2的缪子g-2实验的首个结果。这一反常，是通过精确测定两个角频率确定的。由缪子衰变产生的高能正电子的流强变化，直接反映了磁储存环中极化缪子的自旋进动与回旋频率之间的频差ωa。储存环中的磁场是利用核磁共振探针测定的，该探针通过在34.7度的球状水样中的等效质子自旋进动频率校准ω˜´p。综合比值ωa=ω˜´p和其他已知的基本常数，可以给出

aμ(FNAL)=116592040(54)*10-11(0.46ppm)。这一结果比标准模型的预言值大了3.3倍标准差，与之前布鲁克海文国家实验室（BNL）E821测量的结果高度吻合。经过与先前关于μ+和μ-的测量结果的整合，新的实验结果平均值aμ(Exp)=116592061(41)*10-11(0.35ppm)将实验与理论之间的偏离推升至4.2倍标准差。”


费米实验室关于缪子反常磁矩测量的最新结果，印证了布鲁克海文国家实验室之前的结果[2]，并将实验结果与粒子物理标准模型的理论预言之间的偏离提高到了4.2倍标准差。这一偏差，尽管以高能物理学的判定标准尚不足以成为超出标准模型的新物理信号的明证，却已经较强地预示着在该领域存在新物理效应的可能性。因此，该结果一经公布，就引起了全球高能物理界的高度关注。目前，来自世界各国的高能理论家们正在尝试利用包括超对称模型、类轴子模型、暗物质模型、味对称模型、额外的规范相互作用等在内的各种新物理模型解释这一“反常”，并给出相应的新物理预言。


接下来，费米实验室缪子g-2实验将积累更多的实验数据，预期最终将会把该实验的测量误差进一步减少到目前水平的一半[3]。届时，相信缪子反常磁矩的测量将有可能为地面实验室在高亮度前沿寻找超出标准模型的新物理信号给出重要的确定性结果，并揭示超出标准模型的新物理的重要性质。

 

参考文献

[1] B. Abi etal. (Muon  Collaboration), Phys. Rev. Lett. 126(2021) 141801;

[2] G.W.Bennet et al. (Muon  Collaboration), Phys. Rev. D 73 (2006) 072003;

[3] C. Polly, Muon  Announcement, Page 43.


编辑：榛子さま

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