μ子磁矩謎團終解開！標準模型理論再獲驗證

歷經數十年的物理學難題終於迎刃而解！兩項最新研究顯示，與電子同屬基本粒子的μ子(渺子)，其詭異的磁特性終於獲得合理解釋。這項突破性發現讓標準粒子物理模型再添一項輝煌戰績。

μ子具有內在磁性，但科學家長期以來無法精確測量其「反常磁矩」——這個數值會微調μ子內在磁體的強度。過去實驗資料與理論預測始終存在明顯落差，如今研究團隊不僅完成史上最精確測量，理論物理學家也同步更新標準模型預測值，兩者終於完美吻合。

「這堪稱標準模型的又一次勝利！」未參與研究的聖路易斯華盛頓大學物理學家Bhupal Dev如此評價。但對像Dev這樣試圖在標準模型中尋找破綻的科學家而言，這個結果可謂喜憂參半。過去25年來，這個懸而未決的差異催生數百篇論文，許多理論試圖解釋其中矛盾，如今這些假說都將面臨淘汰命運。

位於費米實驗室的「μ子g−2」實驗（g減2，代表方程式中反常磁矩的術語）透過巨型甜甜圈形磁鐵，精確測量μ子在磁場中進動的速率。最新測量不確定度僅127ppb（百萬分之127），相當於0.000013%。康乃狄克大學理論物理學家Tom Blum盛讚：「這可能是人類對基本世界最精確的測量之一。」

關鍵轉折來自理論計算中最棘手的「強子真空極化」效應。以往科學家仰賴正負電子對撞實驗資料作為計算輸入，但俄羅斯新西伯利亞VEPP-2000對撞機的CMD-3實驗結果與舊資料出現歧異，促使研究團隊改採「晶格量子色動力學」(Lattice QCD)從頭計算。這項技術將時空離散化為格點，運用超級電腦進行複雜運算。

當使用晶格QCD值計算μ子反常磁矩時，理論預測與實驗測量終於達成一致。「這標誌著晶格QCD技術日趨成熟，」μ子g−2理論倡議負責人、伊利諾大學香檳分校Aida El-Khadra教授指出。該技術已成功應用於質子質量起源等多項粒子物理計算。

儘管如此，科學界仍須釐清CMD-3實驗與過往資料的差異原因，並持續精進晶格QCD計算。「這是學界當前最迫切的課題，」El-Khadra強調。這場歷時四分之一世紀的物理學爭議雖暫告段落，但探索基本粒子奧秘的旅程仍在持續。