突破性發現！全球最精確μ子磁矩測量成果出爐

由μ子g-2實驗團隊發布的最新測量資料顯示，科學家們已將μ子磁矩異常值的精確度提升至前所未有的127ppb（十億分之127），不僅驗證了2021與2023年的研究結果，更超越了原先設定的140ppb精度目標。

這項劃時代的實驗觀測物件是名為μ子的基本粒子。μ子與電子性質相似，但質量約為電子的200倍，兩者皆具有稱為「自旋」的量子力學特性，可視為微型內建磁鐵。

當μ子處於外部磁場時，其內在磁矩會產生「進動」現象，宛如旋轉陀螺的軸心擺動。這種進動頻率與描述μ子特性的g因子密切相關，而理論物理學家可根據粒子物理的標準模型推導g因子數值。

早在百年前，科學家預測g值應為2，但實驗卻顯示存在微小偏差——這個被稱作「μ子磁矩異常值」（aμ）的差異量，正是(g-2)/2的計算結果，也成為實驗名稱的由來。值得注意的是，μ子磁矩異常值蘊含了標準模型所有粒子的互動作用效應。

1990年代在布魯克黑文國家實驗室的測量資料，曾顯示與理論預測存在可能偏差。這種實驗與理論的不吻合，往往暗示著新物理現象的存在——或許是尚未發現的粒子正影響著μ子的進動。

為此，研究團隊在2013年將紐約長島的磁儲存環搬遷至伊利諾州費米實驗室，經過多年升級改造後，於2017年5月重啟實驗。與此同時，國際理論物理學家聯盟「μ子g-2理論倡議」也著手改進理論計算模型。

2020年公佈的更新理論值採用實驗資料推演算法，但2021年費米實驗室的首批結果卻使差異更加明顯。不過隨著採用超級運算的新理論模型問世，實驗與理論值的差距已逐步縮小。

本次公佈的最終實驗值aμ=0.001165920705，整合了2021至2023年間的觀測資料，資料量是2023年第二次結果的三倍有餘，不僅達成2012年設定的精度目標，更成為未來多年內全球最精確的μ子磁矩測量基準。

美國能源部高能物理辦公室副主任Regina Rameika指出：「μ子異常磁矩是檢驗粒子物理標準模型的關鍵指標，這項突破性成果將為標準模型的擴充套件理論提供嚴謹參照。」

阿貢國家實驗室物理學家Peter Winter博士強調：「我們不僅達標更超越預期，這在精密測量領域實屬難得。」康乃爾大學Lawrence Gibbons教授則表示：「百年來g-2研究不斷揭示自然界的奧秘，這項精確測量將成為重要里程碑。」

相關研究成果已發表於《物理評論快報》（Physical Review Letters），為粒子物理學開啟新的探索篇章。