最新實驗表明繆子擺動遠(yuǎn)超應(yīng)有程度

【資料圖】

一個微小的擺動，卻可能動搖當(dāng)今科學(xué)基礎(chǔ)。美國費米國家加速器實驗室的物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)新證據(jù)，表明繆子（μ子，一種亞原子粒子）的擺動程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了應(yīng)有的程度，他們認(rèn)為應(yīng)有一種未知的力在推動它。這一結(jié)果如在“最終對決”中確定，則將撼動粒子物理學(xué)的基石。相關(guān)成果已提交《物理評論快報》雜志發(fā)表。

費米實驗室高級科學(xué)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(nèi)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(nèi)像迷你陀螺儀一樣擺動。

團(tuán)隊此次讓粒子以接近光速繞著-268℃的超導(dǎo)磁環(huán)飛行，實驗表明，μ子的擺動遠(yuǎn)超應(yīng)有的程度?？茖W(xué)家表示，這只能用標(biāo)準(zhǔn)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(huán)內(nèi)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(fā)現(xiàn)的證據(jù)。

該結(jié)果建立在2021年實驗的基礎(chǔ)上，但產(chǎn)生的數(shù)據(jù)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(jié)果表明，μ子的磁性仍然很強。這兩次測量結(jié)果保持了一致，但與之前幾十年來預(yù)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(fā)現(xiàn)進(jìn)一步被證實，那將是自愛因斯坦發(fā)表相對論后一百多年來最重大的科學(xué)突破之一。因為μ子的擺動（磁矩）可能動搖科學(xué)基礎(chǔ)，與之相關(guān)的第五種力以及任何粒子，都不屬于現(xiàn)今標(biāo)準(zhǔn)模型范疇。而標(biāo)準(zhǔn)模型自20世紀(jì)70年代中期以來一直保持不變。

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

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