物理颠覆突破:世界上可能存在未知粒子及新作用力
费米实验室缪子反常磁矩的首个实验结果表明基本粒子缪子的行为和标准模型理论预言不相符。该结果与早期美国布鲁克海文实验室的实验结果相一致。
物理教科书的说法是比较严格、认真的,认为迄今为止能有可靠实验支持的只有四种基本相互作用力。
而现在费米实验室缪子反常磁矩的实验为新物理的存在提供了强有力的证据,预示着世界上可能存在新的未知的粒子或者作用力。
比原子还小的粒子,我们称之为亚原子。在过去的半个世纪,人们对亚原子世界的了解并没有取得突破性进展。有一些无法解释的现象(如暗物质、暗能量),只能通过理论推导,再在技术允许的时候慢慢验证。
而一种被称为 μ子(moun)的亚原子粒子磁性能数据和理论之间一直存在分歧。在往后的 70 年里,科学家们不断预测并测量了μ子和电子的磁矩,其精确度达到了惊人的小数点前后十二位数。
人们发现,测量和预测的结果几乎一致:前十位数字为同样的数字。但是,理论和实践对于最后的两位数出现了分歧。这样的误差,大于预测和测量之间不确定性所产生的分歧,两者之间总有一个有问题。
我们知道, 物理学是一门自然科学, 它的目的是要寻求对自然现象逻辑上简单的描述。如果数据和理论不一致,显然其中一个或两者均是错误的。人类的测量可能有错,计算也可能有错,或者计算未包含所有的相关影响。如果最后一个选项是对的——存在被忽略的影响因素——则意味着我们物理学的标准模型是不完整的。
这就意味着,现实的物理世界中存在一些新的、意想不到的东西。
费米实验室表示,Muon g-2 实验的第二和第三轮数据分析正在进行中,第四轮实验正在进行中,而第五轮正在计划中。
「证实μ子的微妙行为是一项了不起的成就,它将在今后的几年中指导人们提出超越标准模型的新物理研究」费米实验室研究副总负责人 Joe Lykken 说道。
如果这些结果最终得到证实,它们可能揭示新粒子的存在,并颠覆基础物理学。物理学家们热切期待新测量结果,是因为 μ 介子的磁矩编码了大量关于宇宙的信息。