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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（統計）±0.000000000091（系統）。
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。
來源：科技日報
