新的μ介子計(jì)算暗示了尚未看到的未知物理學(xué)

對(duì)一個(gè)叫做μ介子的電子的重量級(jí)表親的獨(dú)特?cái)[動(dòng)的實(shí)驗(yàn)一再發(fā)現(xiàn)一些東西并不完全加起來，為未知的物理學(xué)指明了方向。

紐約布魯克海文粒子加速器的研究人員首次提供證據(jù)近20年后的異常情況，數(shù)百名科學(xué)家與μ介子g-2合作組織合作剛剛宣布μ介子在電磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的最新測(cè)量。

基于美國(guó)能源部費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室收集的大量新數(shù)據(jù)，新的分析證實(shí)了期望和結(jié)果之間的差異 116 592 055 x 10^-11.

可以肯定的是，這是一個(gè)很小的數(shù)字。但它可能會(huì)帶來一些重大的新發(fā)現(xiàn)。該分析的精度為百萬分之0.2，可以比作估計(jì)美國(guó)不同兩側(cè)的兩個(gè)人之間的距離，并且距離不到一米（幾英尺）。

“這項(xiàng)測(cè)量是一項(xiàng)令人難以置信的實(shí)驗(yàn)成就，”說彼得·溫特，伊利諾伊州阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家?！皩⑾到y(tǒng)性不確定性降低到這個(gè)水平是一件大事，這是我們沒想到這么快就能實(shí)現(xiàn)的。

μ介子的平均壽命略高于幾微秒。但是在那個(gè)短暫的存在中，它們巨大的身體表現(xiàn)得很像一個(gè)電子，隨著電磁電流的推動(dòng)而來回旋轉(zhuǎn)。磁矩.

物理學(xué)家對(duì)μ介子應(yīng)該如何在電磁場(chǎng)中移動(dòng)有一個(gè)很好的了解。他們甚至有一封描述這種運(yùn)動(dòng)的信 - g，代表陀螺磁比。

在只有電磁節(jié)拍和開槽μ介子的舞池中，理論上可以預(yù)測(cè)每一個(gè)回旋，g的值為2。

不幸的是，量子舞池是一個(gè)相當(dāng)混亂的地方，擠滿了徘徊在存在邊緣的虛擬粒子。這種模糊的物體以微妙的方式推動(dòng)和絆倒μ介子，導(dǎo)致它的boogaloo歪斜。

它們的存在表明g應(yīng)該略高于2。從邏輯上講，從g上取下2應(yīng)該表明所有這些量子爭(zhēng)吵的特征。

按照這本書，每一個(gè)量子門崩潰者及其標(biāo)志性動(dòng)作都應(yīng)該在標(biāo)準(zhǔn)型號(hào).我們甚至可以將這些效應(yīng)相加，并在用單個(gè)數(shù)字預(yù)測(cè)μ介子的真實(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)將它們考慮在內(nèi)。

然而，這個(gè)數(shù)字并不是實(shí)驗(yàn)者在大約20年前在布魯克海文進(jìn)行的一系列實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的數(shù)字。也不是研究人員發(fā)現(xiàn)的費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備在2018年進(jìn)行的一系列碰撞中。

粒子物理學(xué)中的期望和結(jié)果之間的不匹配通常歸結(jié)為三件事之一。這要么是統(tǒng)計(jì)上的曇花一現(xiàn)，要么是實(shí)驗(yàn)缺陷，要么是理論空白。

其中，第三種可能性是最終的獎(jiǎng)品——標(biāo)準(zhǔn)模型中渴望被填補(bǔ)的漏洞。

給定的現(xiàn)象如下暗能量和暗物質(zhì)目前不能用物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型輕松解釋，我們已經(jīng)懷疑它存在一些問題。

隨著μ介子g-2協(xié)作組織根據(jù)2019年和2020年費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室粒子加速器的多次運(yùn)行確認(rèn)g-2的數(shù)量，我們可以確定我們尚未識(shí)別的新粒子和力的存在。

在未來幾年，這項(xiàng)合作將把過去的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與最近的數(shù)據(jù)結(jié)合起來，建立一個(gè)更強(qiáng)大的案例，一個(gè)可以滿足高標(biāo)準(zhǔn)的確定性并永遠(yuǎn)改變物理學(xué)的案例。

本研究已提交給物理評(píng)論信用于同行評(píng)審。

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