新物理学真的存在？美国费米实验室宣布缪子反常磁矩实验重大发现

新华社消息，美国能源部下属费米实验室日前公布了关于缪子反常磁矩测量的第一批实验结果，显示基本粒子缪子的行为和标准模型理论预测不相符。

费米实验室在一份公报中表示，这一结果也许意味着“令人兴奋的”新物理学的存在。缪子作为探索亚原子世界的一扇窗口，可以探测到未知的粒子或力的存在。

据介绍，缪子的质量约为电子的200倍。缪子在宇宙射线穿透地球大气层时会自然产生，费米实验室的粒子加速器也可制造大量缪子。磁矩为粒子磁性的表现。在外界强磁场下，缪子的磁矩指向会发生进动或摇晃，就像旋转的陀螺会发生摇晃一样。

费米实验室公布的最新结果与早些年前美国布鲁克黑文国家实验室进行的缪子反常磁矩测量实验结果一致，两个实验室综合测量的结果与理论值相差4.2倍标准方差。虽然粒子物理学用来判定一项发现的通用标准是5倍标准方差以上，但目前这一数值在证明新物理学的存在方面极具说服力。

费米实验室科学家、实验共同发言人克里斯·波利表示，布鲁克黑文国家实验室的实验结束已经过去20年了，此次的发现令人欣慰。目前研究团队仅分析了不到6%的实验数据。尽管首批测量结果令人振奋，但未来数年还会了解到更多相关信息。

另据《科技日报》报道，上海交通大学缪子物理团队带头人李亮教授表示，他们参与的美国费米实验室缪子反常磁矩实验（Muon g-2）首批结果4月8日公布，“以前所未有的测量精度，为新物理的存在提供了强有力证据”。

李亮解释说：“缪子与电子都有内禀磁矩，在外界强磁场的作用下，缪子的磁矩指向会发生进动（摆动）。缪子内禀磁矩的大小决定了其进动频率的大小，这两者之间的比值被称为g-因子，科学家可以精确计算出这一比值。”

李亮表示，当缪子在磁场中旋转时，也会与时空最深处起伏不定的量子泡沫（也被称为“虚粒子”）相互作用，这些转瞬即逝的量子泡沫会影响g-因子，使缪子进动的频率加快或变慢。粒子物理标准模型可以精准预测这一反常的磁矩影响。但如果量子泡沫中包含新的作用力或粒子，g值会进一步改变。

据上海交通大学缪子物理团队许金祥副教授介绍，在最新实验中，研究人员将费米实验室的粒子加速器产生的缪子束流送入一个直径为15米的超导磁铁存储环内，强大的磁铁使缪子保持在圆形轨道上，利用放在环内侧的探测器，可以精确测量缪子的进动频率，从而获得了迄今最精确g-因子值。

据介绍，来自7个国家、35个科研机构的200多位研究人员参与了这一实验项目。目前该实验的第二期和第三期数据分析正在进行中，同时第四期实验正在展开，接下来还计划进行第五期实验。