“在2014年，我作為西雅圖大學(xué)的博士后研究員開(kāi)始了Muon g-2實(shí)驗，”一直在PRISMA +從事低能粒子物理學(xué)領(lǐng)域研究的馬丁·費特爾（Martin Fertl）教授說(shuō)。自2019年以來(lái)的卓越集群?！斑@就是今天是一個(gè)非常特殊的日子的原因。我們現在可以宣布第一個(gè)結果，同時(shí)還指出該結果為以前未知的物理學(xué)打開(kāi)了更大的大門(mén)?！苯裉彀l(fā)布的新的μ子磁矩異常實(shí)驗值是（FNAL）= 116592040（54）x 10 ^（-11），相對不確定度為十億分之460。結合20年前在布魯克海文國家實(shí)驗室完成的實(shí)驗結果，新的實(shí)驗平均值為a（Exp。，avg）= 116592061（41）x 10 ^（-11）。這與從標準模型（a）（理論）= 116591810（43）x 10 ^（-11）獲得的理論預測值形成對比。物理學(xué)家將這兩個(gè)值之間的差異分類(lèi)為4.2標準偏差。換句話(huà)說(shuō)，實(shí)驗和理論之間的這種差異是由于偶然性導致的概率為0.0025％（40,000中的1）。物理學(xué)家認為，當概率小于0.00005％（對應于5個(gè)標準偏差）時(shí)，就已經(jīng)做出了發(fā)現-在這種情況下，是對標準模型的駁斥。
馬丁·菲特（Martin Fertl）的PRISMA +工作小組是德國唯一以實(shí)驗能力參與Muon g-2協(xié)作的小組。合作的“對手”是“ Muon g-2理論倡議”，這是一個(gè)全球性的協(xié)會(huì )，由130多名物理學(xué)家在標準模型的框架內從事理論預測。該計劃于2017年成立，旨在聯(lián)手顯著(zhù)降低μ子異常磁矩預測值的不確定性。 “去年，我們首次建立了通用標準，并在全球范圍內達成了新的理論價(jià)值，” PRISMA +卓越集群的理論物理學(xué)家兼發(fā)言人Hartmut Wittig教授說(shuō)。 “我們的目標是與實(shí)驗同時(shí)，繼續完善理論預測。” PRISMA +的物理學(xué)家正在做出重要的貢獻，從測量實(shí)驗輸入量到在位于美因茨的MOGON-II超級計算機上使用晶格量子色動(dòng)力學(xué)方法高精度計算強相互作用的貢獻。
第一次出現差異-3.7個(gè)標準差-是將理論預測與上述布魯克海文國家實(shí)驗室的實(shí)驗結果進(jìn)行了比較。從那時(shí)起的20年中，全球范圍內的研究目標是確定這種偏差是“真實(shí)的”還是“僅僅是”理論和實(shí)驗中系統不確定性的結果。當前的Muon g-2實(shí)驗是為了比以往任何時(shí)候都更準確地測量μon的磁性而設計的。 Muon g-2合作組織涉及來(lái)自七個(gè)國家/地區的35個(gè)機構的200多名科學(xué)家。
介子是電子的沉重兄弟，僅能生存一分之一秒的百萬(wàn)分之一。它具有磁矩，是一種微型內部條形磁鐵。它也具有稱(chēng)為自旋的量子機械角動(dòng)量，類(lèi)似于旋轉陀螺。 g因子是觀(guān)察到的磁體強度與基于電荷，質(zhì)量和μ子自旋的簡(jiǎn)單估計值之比。 Muon g-2實(shí)驗的名稱(chēng)是基于以下事實(shí)，即μon的“ g”始終會(huì )比g = 2的簡(jiǎn)單預測略有偏離-大約為0.1％。該異常通常稱(chēng)為介子的異常磁矩（a =（g-2）/ 2）。 Muon g-2實(shí)驗測量了磁場(chǎng)中介子的“內部羅盤(pán)針”的旋轉速度，以及磁場(chǎng)本身，從而可以確定異常磁矩。介子束是在FNAL的Muon校園中專(zhuān)門(mén)為該實(shí)驗生成的-其純度從未達到過(guò)。Martin Fertl解釋說(shuō)：“我們今天要進(jìn)行的第一項分析已經(jīng)達到了比先前實(shí)驗更好的精度，而且我們僅通過(guò)評估不到計劃數據集的6％來(lái)進(jìn)行管理。” 。 “結果，我們認為使用Muon g-2實(shí)驗最終將值的精度提高四倍，達到十億分之140的目標似乎是很現實(shí)的。”目前正在分析的數據來(lái)自2018年的第一輪測量-費米實(shí)驗室的實(shí)驗已經(jīng)收集了比以前所有μg因子實(shí)驗都要多的數據