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国际团队精确计算表明μ子反常磁矩偏差源于计算误差,标准模型仍成立

2026-05-25 14:29          μ子反常磁矩偏差 核物理粒子物理
由赫尔辛基大学物理学家佐尔坦·福多尔领导的国际研究团队在《自然》杂志发表研究成果,表明长期以来μ子实验测量与理论预测之间的偏差很可能源于早期计算的局限性,而非未知物理现象的证据。标准模型作为描述宇宙基本粒子和力的理论框架,仍然成立。

这一结论源于对μ子反常磁矩(g-2)长达十余年的精确计算。μ子是一种类似电子但质量约为电子200倍的亚原子粒子。根据量子理论,μ子磁矩值应恰好等于2,但由于真空中其他粒子短暂出现和消失的量子效应,实际测量值会产生微小偏差。自20世纪60年代以来,CERN、布鲁克海文国家实验室和费米国家加速器实验室的多次实验均显示,该测量值与标准模型预测存在差异,这曾令物理学家认为可能存在已知四种基本力之外的"第五种力"。

计算μ子行为的难点在于强力——四种基本力中最强的一种。强力随粒子间距离增大而增强,试图分离由强力连接的粒子会产生新粒子,极大增加了计算复杂性。研究团队采用晶格量子色动力学方法,利用超级计算机将时空划分为精细网格进行数值求解,并结合晶格计算与实验数据的混合策略,使用比以往更精细的网格进行模拟。最终结果将理论预测与实验测量的偏差缩小至半个标准差以内,标准模型精确到小数点后11位。

福多尔表示,团队原本期望发现第五种力的证据,结果表明这种新力并不存在,但研究为标准模型和量子场论提供了极其精确的验证。该研究并未完全排除未知物理学存在的可能性,但曾经指向标准模型之外的最有力线索之一,如今已变得远没有那么令人信服。


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