Физики из коллаборации Muon g-2 измерили аномальный магнитный момент мюона с рекордной точностью — до 127 частей на миллиард (ppb). Это удалось сделать в эксперименте Muon g-2 в Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми. Полученные результаты стали самым точным на сегодняшний день экспериментальным измерением этой величины и доступны на arXiv.org.
Аномальный магнитный момент — это отклонение магнитного момента частицы от значения, предсказанного уравнением Дирака. Измерения магнитного момента мюона особенно важны, поскольку его большая масса делает мюон чувствительным к новым физическим явлениям за пределами Стандартной модели. Предыдущие измерения этого параметра выявили расхождения с теоретическими расчетами, основанными на экспериментальных данных, что вызвало большой интерес к поиску новой физики. Однако недавно опубликованные теоретические расчеты, основанные на методах решеточной квантовой хромодинамики, значительно сократили это расхождение.
В эксперименте Muon g-2 ученые под руководством Питера Винтера (Peter Winter) из Аргоннской национальной лаборатории и Марко Инкальи (Marco Incagli) из итальянского Национального института ядерной физики измерили магнитный момент мюонов с рекордной точностью — 127 частей на миллиард. Исследователи анализировали прецессию спинов мюонов, циркулирующих в магнитном поле ускорительного кольца диаметром около 14 метров, относительно направления их движения, фиксируя излучаемые при распаде мюонов позитроны.
Новый набор данных, собранный с 2020 по 2023 год, содержит в 2,5 раза больше событий, чем предыдущие датасеты, и позволил сократить неопределенность измерения почти вдвое. Объединив данные с предыдущими, физики получили величину аномального магнитного момента мюона, равную 1165920705(148) × 10⁻¹² с общей неопределенностью 127 ppb.
Полученные данные стали важным шагом в проверке теоретических расчетов Стандартной модели и ее возможных расширений. Согласно ученым расхождение между обновленным теоретическим предсказанием и экспериментальным измерением больше не является статистически значимым. Физики считают, что дальнейшие измерения и более точные теоретические вычисления помогут окончательно выяснить, существует ли новая физика за пределами известных теорий.