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μ子磁異常最精確測量結果公布

2025-06-06 01:35:00 來源: 科技日報 點擊數:

科技日報記者 張佳欣

美國能源部費米國家加速器實驗室主導的μ子g-2實驗團隊3日公布了μ子磁異常的第三次也是最后一次測量結果,達到迄今為止最高的測量精度——十億分之127(127ppb),超過最初設計時設定的140ppb目標。這一結果刷新了全球對μ子磁異常的測量紀錄。研究論文已提交《物理評論快報》期刊。

μ子g-2實驗研究的是基本粒子μ子的“擺動”現象。μ子與電子類似,但質量約為電子的200倍。它們也擁有自旋這一量子力學性質,可被視為微型磁鐵。在外部磁場中,μ子會發(fā)生進動,如同陀螺的旋轉軸那樣擺動,其速率取決于μ子的一個屬性,即g因子。

理論物理學家基于標準模型可精確地計算出g因子。近一個世紀前,g的值被預測為2,但實驗結果顯示它略有偏離,這種偏離被稱為“μ子磁異常”,記為aμ,其定義為(g-2)/2。μ子g-2實驗正是因此得名。

此次費米實驗室公布最終測得的μ子磁異常值為:aμ=0.001165920705±0.000000000114(統(tǒng)計)±0.000000000091(系統(tǒng))。

這一最終結果采用的數據量,是2023年第二次結果所用數據集的3倍多。該數值也與20多年前在布魯克海文實驗室測得的數值相同,但精度更高,達到了127ppb。這相當于測量一個足球場的長度,而誤差小于一根頭發(fā)的寬度。

μ子磁異常長期以來被視為檢驗粒子物理標準模型的重要工具。此次發(fā)布的最終結果為未來的理論計算設定了基準。同時,日本J-PARC也計劃開展新的μ子磁異常實驗,預計于本世紀30年代初期取得初步結果。

責任編輯:常麗君

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