最新實驗表明繆子擺動遠超應有程度

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一個微小的擺動，卻可能動搖當今科學基礎。美國費米國家加速器實驗室的物理學家發現新證據，表明繆子（μ子，一種亞原子粒子）的擺動程度遠遠超過了應有的程度，他們認為應有一種未知的力在推動它。這一結果如在“最終對決”中確定，則將撼動粒子物理學的基石。相關成果已提交《物理評論快報》雜志發表。

費米實驗室高級科學家布倫丹·凱西表示，他們正以前所未有的精度確定μ子磁矩。μ子有時稱為“胖電子”，它與電子相似，但重量是電子的200倍，其可以在短短百萬分之一秒內衰變成電子和微小的、幽靈般的、不帶電的中微子。μ子還具有自旋特性，這使得它們在磁場內像迷你陀螺儀一樣擺動。

團隊此次讓粒子以接近光速繞著-268℃的超導磁環飛行，實驗表明，μ子的擺動遠超應有的程度。科學家表示，這只能用標準模型以外的神秘力量來解釋。換句話說，有一些未知力量正在推動和拉動環內的μ子。這可能是一種完全未知的自然力（已知的4種力是引力、電磁力以及強核力和弱核力）；也可能是一種未知的奇異粒子；亦或是新維度或時空尚未被發現的證據。

該結果建立在2021年實驗的基礎上，但產生的數據是原來的4倍。最新μ子g-2實驗成功地將兩年前的μ子磁矩測量精度提高了一倍，結果表明，μ子的磁性仍然很強。這兩次測量結果保持了一致，但與之前幾十年來預測的基本粒子磁性稍弱的理論之間存在令人震驚的差異。

如果該發現進一步被證實，那將是自愛因斯坦發表相對論后一百多年來最重大的科學突破之一。因為μ子的擺動（磁矩）可能動搖科學基礎，與之相關的第五種力以及任何粒子，都不屬于現今標準模型范疇。而標準模型自20世紀70年代中期以來一直保持不變。

研究人員預計，在2025年發布的完整結果將足夠精確，不確定性可進一步降低至百萬分之0.14。（張夢然）

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