最新實(shí)驗(yàn)表明繆子擺動(dòng)遠(yuǎn)超應(yīng)有程度

【資料圖】

一個(gè)微小的擺動(dòng)，卻可能動(dòng)搖當(dāng)今科學(xué)基礎(chǔ)。美國費(fèi)米國家加速器實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(dòng)它。這一結(jié)果如在“最終對(duì)決”中確定，則將撼動(dòng)粒子物理學(xué)的基石。相關(guān)成果已提交《物理評(píng)論快報(bào)》雜志發(fā)表。

費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室高級(jí)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(shí)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?cè)诖艌鰞?nèi)像迷你陀螺儀一樣擺動(dòng)。

團(tuán)隊(duì)此次讓粒子以接近光速繞著-268℃的超導(dǎo)磁環(huán)飛行，實(shí)驗(yàn)表明，μ子的擺動(dòng)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(dòng)和拉動(dòng)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(qiáng)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(shí)空尚未被發(fā)現(xiàn)的證據(jù)。

該結(jié)果建立在2021年實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)成功地將兩年前的μ子磁矩測(cè)量精度提高了一倍，結(jié)果表明，μ子的磁性仍然很強(qiáng)。這兩次測(cè)量結(jié)果保持了一致，但與之前幾十年來預(yù)測(cè)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(shí)，那將是自愛因斯坦發(fā)表相對(duì)論后一百多年來最重大的科學(xué)突破之一。因?yàn)棣套拥臄[動(dòng)（磁矩）可能動(dòng)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(jì)，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(mèng)然）

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