在2006年，布鲁克海文国家实验室的早期Muon g-2实验的测量结果与标准模型预测值有超过三个标准差的差异。这强烈暗示着超越标准模型的粒子和理论的存在。过去15年，g-2理论值的精确度已经提高了一倍，而且众多可以解释该差异的新物理模型也已经被提出。但是，进一步理解和研究这个差异的关键是独立和更加精确的实验测量值。自2018年已经开始取数的美国费米实验室Muon g-2实验旨在把将缪子反常磁矩的测量精度提高4倍。

北京时间4月7日23点左右本次Muon g-2实验的最新测量结果公布。Muon g-2实验通过在直径为15米的圆内移动粒子来测量μ子的磁矩。一个强大的磁铁使μ子保持在圆形轨道上，同时使它们的南北磁轴旋转。粒子的磁矩越强，轴的旋转速度就越快。

（图片来源：Fermilab / Muon g-2）

μ子的质量约为电子的200倍。宇宙射线撞击地球大气层时会自然产生μ子，当然，费米实验室的粒子加速器可以大量生产它们。在强磁场中，内部磁体的强度决定了μ子在外部磁场中的行进速率，其强度由物理学家称为g因子。量子物理学初步预测，基本粒子（如μ子和电子）的磁矩正好等于2（用依赖于粒子的测量单位计算）。

但更全面的计算揭示了这个值的偏差，这是由于“真空从来不是真正的真空”造成的，即μ子周围的空间里充斥着各种“虚粒子”，“虚粒子”在真空中短暂地产生并湮灭，这种真空涨落会影响真空的性质，导致非零能量即真空能的存在，它们导致μ子的行进稍许加快或减慢。一个标准的模型可以非常精确地预测这种所谓的异常磁矩。

μ子可接受的理论值为：

g-factor: 

2.00233183620(86)
anomalous magnetic moment: 

0.00116591810(43)

Muon g-2实验宣布的结果是：

g-factor: 

2.00233184122(82)
anomalous magnetic moment: 

0.00116592061(41)

（图片来源：Fermilab / Muon g-2）

Muon g-2的第一个结果证实了二十年前布鲁克海文实验室的结果。这两个结果一起显示了有力的证据，表明μ介子与标准模型的预测有所不同。综合结果显示出与理论的差异已经达到4.2sigma（虽然没到5sigma，但是他们只用了第一期运行的数据，后续的数据可能更有说服力）。

该结果引起了物理界的轰动和争议，或将揭示更多新粒子或新力的存在，并可能在一定程度上颠覆基础物理学。

 “So far we have analyzed less than 6% of the data that the experiment will eventually collect. Although these first results are telling us that there is an intriguing difference with the Standard Model, we will learn much more in the next couple of years,” Polly said.

“Pinning down the subtle behavior of muons is a remarkable achievement that will guide the search for physics beyond the Standard Model for years to come,” said Fermilab Deputy Director of Research Joe Lykken. “This is an exciting time for particle physics research, and Fermilab is at the forefront.”