费米实验室着手重测μ介子磁性

刘霞

2018年01月29日  来源：科技日报

科学家将在这个重达700吨的环内测量μ介子的磁性

图片来源：《科学》杂志官网

　　据美国《科学》杂志网站26日报道，费米国家加速器实验室190名科学家已着手精确测量μ介子的磁性。此前的实验表明，μ介子的磁性或比粒子物理学标准模型预测的稍大一些，如果最新实验证实这一点，有望翻开物理学的新篇章。

　　μ介子是电子更重且不稳定的“表亲”，它带电荷，会在磁场中旋转。每个μ介子会像微型条形磁铁一样被磁化，将一个μ介子放在与其磁化方向垂直的磁场中，其磁极将像罗盘指针一样旋转或进动。由于量子不确定性，μ介子会在旋转过程中不断释放并重吸收其他粒子。

　　科学家表示，μ介子可释放和重新吸收任何粒子，因此，它的磁性会标识所有可能的粒子——甚至是大型强子对撞机（LHC）无法制造出的太重的新粒子，这将有助科学家发现新物理学。LHC一直未曾发现超越标准模型的新粒子，科学家希望通过这一名为“μ介子g-2”的实验获得梦寐已求的结果。

　　1997年到2001年，布鲁克海文国家实验室的g-2团队通过将数千个粒子投射到直径45米的环形真空室（夹在超导磁体之间），对μ介子的磁性进行了测量，并报告称其磁性比标准模型预测的稍大一点，他们猜测，这种异常是由与未知粒子的相互作用导致的。随后理论学家在标准模型预测中发现了一个简单的数学错误，所以，这一结果并没有激起多大水花。2004年再次测量时，这种差异又出现了，不过，此时理论学家已改进了标准模型计算。

　　目前，这个差异信号的强度在3.5西格玛以内——小于宣称为发现所需要的5西格玛。2013年，g-2团队转战费米实验室，他们将磁场均匀度提高了3倍，可以生成更纯粹的μ介子束。波士顿大学g-2物理学家李·罗伯茨表示，这几年来，团队的目标是收集比在布鲁克海文实验室期间多21倍的数据，希望明年能获得测量结果，这可能将差异推到5西格玛以上。