一项著名物理实验迎来终章
小雨

多年来，参与μ子g-2实验的物理学家一直报告称，μ子的反常磁矩（g-2）比标准模型的预测要更强。
粒子物理学标准模型描述了基本粒子的属性和它们之间的相互作用。
μ子的反常磁矩与标准模型预测之间的差异，曾让物理学界憧憬。因为这意味着自然界中或许存在着未被发现的新粒子或相互作用。
然而，2025年6月3日，μ子g-2实验合作组发布的最终结果粉碎了这一希望。新结果表明μ子的反常磁矩与标准模型预测的一致。
相关论文已经提交至《物理评论快报》。

  g与2之差  
μ子是一种寿命极短的基本粒子，与电子类似，但质量约为电子的200倍。和电子一样，它也具有一种称为“自旋”的量子属性，这种属性可以被视为它内部携带着一个微小的磁体。当处于外部磁场中时，这个“内部磁体”会像陀螺一样发生进动（摆动）。
μ子的这种摆动行为可以用一个无量纲常数——g因子（旋磁比）来描述。按照狄拉克方程的预测，g值应等于2。
但事实上，物理学家早已发现，真空并非“空无一物”。在量子力学的框架下，真空中充满了在极短的瞬间内不断产生又消失的虚粒子。这些虚粒子会影响μ子与磁场的相互作用，使g的值略大于2。
因此，g-2实验应运而生：如果标准模型存在任何遗漏部分，都会体现在这个“g与2之差”的微小偏离中。

  历时20多年的追踪  
20世纪90年代末至21世纪初，布鲁克海文国家实验室（BNL）开展了μ子g-2实验。结果显示μ子的磁性比标准模型预测值高出4.3ppb（十亿分之一）。这样的结果虽引人关注，但尚不具定论性。
为了获得更高精度的结果，物理学家决定对实验装置进行升级。2013年，他们采用绕道的水陆联运方式，将布鲁克海文国家实验室的磁存储环从纽约长岛运送至伊利诺伊州的费米实验室（Fermilab），整段旅程长达5000公里。经过多年技术改造，费米实验室的新一轮g-2实验于2017年5月31日正式启动。
与此同时，理论界也在进步。一个由理论物理学家组成的国际合作组成立了“μ子g-2理论倡议”，旨在改进标准模型对μ子磁矩的计算精度。2020年，他们发布了一个新的预测值，采用依赖于其他实验数据的“数据驱动方法”。
图示显示了μ子g-2实验在2018年至2023年期间六次运行中累计分析的正电子数量，反映了实验数据规模的持续增长。（图/μ子g-2实验合作组）
2021年，费米实验室公布了第一轮实验结果，在精度略有提升的情况下，确认了布鲁克海文国家实验室早期的观测结果。但与此同时，另一种高度依赖计算能力的理论计算方法也出现了，即格点量子色动力学。这一新方法得出的预测值更接近实验测量结果，从而缩小了这一偏差。
2023年，实验合作组基于2019–2020年数据发布了第二轮结果，其精度达到第一轮的两倍。

  u子g-2实验的终章  
现在，u子g-2实验的物理学家发布了μ子反常磁矩的最后一轮（第三轮）实验结果，其实验值为：
(g-2)/2 = 0.001 165 920 705 +/- 0.000 000 000 114（统计误差）+/- 0.000 000 000 091（系统误差）
μ子g-2合作组基于过去三年的数据得出的最终实验结果，进一步巩固了这一实验的世界平均值。（图/u子g-2实验合作组）
这一测量结果的精度甚至超过了原定的实验目标。
而就一周前，理论倡议团队也发布了一个整合多个研究结果的新理论预测值，这一最新的预测值与最新一轮的实验结果完全一致。这意味着，曾经被寄予厚望的超越标准模型的“新物理”迹象，可能只是理论模型尚不完备所致。

  科学的胜利  
对于那些希望借此发现新物理的科学家来说，这项历经二十几年的实验并没有带来“惊天动地”的突破，但其结局并非失败。
几十年来，μ子的磁矩一直是检验标准模型的严格基准。如今，μ子g-2实验通过超高精度的测量，验证并约束了理论模型，为今后更复杂的理论计算树立了清晰的基准线。
此外，这项成果本身就是一项精度极高、挑战极大的实验成就。物理学家指出，这将是未来多年内世界上最精确的μ子反常磁矩的测量结果，不仅成为标准模型的又一支柱，也将为未来探索未知世界提供坚实支点。
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修改:molar FROM 114.241.10.*
FROM 114.241.10.*

厉害了
一大堆解释gminus2的超出标准模型新物理的文章又白写了。。。
【 在 molar 的大作中提到: 】
: 一项著名物理实验迎来终章
: 小雨
: 多年来，参与μ子g-2实验的物理学家一直报告称，μ子的反常磁矩（g-2）比标准模型的预测要更强。
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不知道会不会跟重力圈理论不谋而合
【 在 molar 的大作中提到: 】
: 一项著名物理实验迎来终章
: 小雨
: 多年来，参与μ子g-2实验的物理学家一直报告称，μ子的反常磁矩（g-2）比标准模型的预测要更强。
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