新物理学被证明真的存在？美国实验室宣布缪子反常磁矩实验重大发现

　　美国能源部下属费米实验室日前公布了关于缪子反常磁矩测量的第一批实验结果，显示基本粒子缪子的行为和标准模型理论预测不相符。
　　据新华社4月9日报道，费米实验室在一份公报中表示，这一结果也许意味着＂令人兴奋的＂新物理学的存在。缪子作为探索亚原子世界的一扇窗口，可以探测到未知的粒子或力的存在。
　　据介绍，缪子的质量约为电子的200倍。缪子在宇宙射线穿透地球大气层时会自然产生，费米实验室的粒子加速器也可制造大量缪子。磁矩为粒子磁性的表现。在外界强磁场下，缪子的磁矩指向会发生进动或摇晃，就像旋转的陀螺会发生摇晃一样。
　　费米实验室公布的最新结果与早些年前美国布鲁克黑文国家实验室进行的缪子反常磁矩测量实验结果一致，两个实验室综合测量的结果与理论值相差4.2倍标准方差。虽然粒子物理学用来判定一项发现的通用标准是5倍标准方差以上，但目前这一数值在证明新物理学的存在方面极具说服力。
　　费米实验室科学家、实验共同发言人克里斯·波利表示，布鲁克黑文国家实验室的实验结束已经过去20年了，此次的发现令人欣慰。目前研究团队仅分析了不到6%的实验数据。尽管首批测量结果令人振奋，但未来数年还会了解到更多相关信息。
　　另据《科技日报》报道，上海交通大学缪子物理团队带头人李亮教授表示，他们参与的美国费米实验室缪子反常磁矩实验（Muon g-2）首批结果4月8日公布，＂以前所未有的测量精度，为新物理的存在提供了强有力证据＂。
　　李亮解释说：＂缪子与电子都有内禀磁矩，在外界强磁场的作用下，缪子的磁矩指向会发生进动（摆动）。缪子内禀磁矩的大小决定了其进动频率的大小，这两者之间的比值被称为g-因子，科学家可以精确计算出这一比值。＂
　　李亮表示，当缪子在磁场中旋转时，也会与时空最深处起伏不定的量子泡沫（也被称为＂虚粒子＂）相互作用，这些转瞬即逝的量子泡沫会影响g-因子，使缪子进动的频率加快或变慢。粒子物理标准模型可以精准预测这一反常的磁矩影响。但如果量子泡沫中包含新的作用力或粒子，g值会进一步改变。
　　据上海交通大学缪子物理团队许金祥副教授介绍，在最新实验中，研究人员将费米实验室的粒子加速器产生的缪子束流送入一个直径为15米的超导磁铁存储环内，强大的磁铁使缪子保持在圆形轨道上，利用放在环内侧的探测器，可以精确测量缪子的进动频率，从而获得了迄今最精确g-因子值。
　　不过，中科院理论物理研究所研究员杨金民表示，＂此次的实验结果精度上来说是高了一些，但是其结果的中心值，较上次向标准模型的预言值靠近了一些，所以还需后续实验来验证。如果精度有保证，后续实验结果的中心值向标准模型靠近，那么对标准模型就是有利的。假如未来的实验结果，能跟标准模型的偏离达到5σ以上，我才认为是颠覆性的或者说是突破性的成果。＂
　　中国科学院理论物理研究所研究员舒菁在接受DeepTech采访时也表示：＂就算有精度更高、足够多的实验数据支撑，也不能在短时间内认为标准模型不适用，因为标准模型理论格点计算值现在并不明朗，我们同样需要在理论计算方面提高精度，降低系统误差，不同小组的计算结果达成共识。＂
　　舒菁表示，如果实验结果和理论计算，都在足够精确的范围内，并且又有统计意义上的大偏差，这时才能比较肯定地认为存在新的物理规律。这并不意味着直接否定标准模型，只能证明标准模型存在拓展的空间、和适用范围。
　　＂就像在相对论问世之前，牛顿经典力学也被认为是宇宙中普遍适用的物理原理，但在 ‘高速’ 运动下，还是要遵从相对论理论。我们不能说牛顿经典力学是错的，只能说存在适用范围。＂舒菁说。
　　据介绍，来自7个国家、35个科研机构的200多位研究人员参与了这一实验项目。目前该实验的第二期和第三期数据分析正在进行中，同时第四期实验正在展开，接下来还计划进行第五期实验。
　　提及未来实验的研究方向，李亮对DeepTech表示，将继续进行相关实验研究和数据分析，测量精度将在明年和后年得到提升，最终结果很有可能达到5σ以上。
　　说到缪子和人们生活的关系，李亮拿相对论做了一个比喻：＂相对论，当时也是轰动学界的理论，但也未能在理论面世后的若干年内，较大程度地改变人类生活。因为相对论描述的是极端高速运动下的物理规律，并不适用于日常生活。＂
　　＂但自信息革命以来，特别是人类发射的卫星到了太空以后，由于引力的影响，相对论的修正效应就变得非常明显。以卫星定位系统为例， 如果不考虑相对论，那就没有办法定位。因此，从纯理论到科技应用改变生活，是需要时间的。＂李亮说。