基本粒子会不会消失?，基本粒子 知乎

美国费米实验室的μ子实验进一步证明了标准模型的不完备性。

粒子物理学的标准模型开始出现“裂缝”。据《科学》报道，一种叫做μ介子的基本粒子行为怪异。美国费米国家加速器实验室的新实验结果表明，μ子的行为与标准模型预测的不同，这可能意味着在现有的理论模型之外还有奇怪的力和粒子。

科学家在实验中观察到的差异反映在暴露在磁场中的μ子的自旋速率上。自旋速率用G因子数表示，G因子数由介子和其他粒子的相互作用决定。如果标准模型是正确的，并且考虑了所有现有的粒子和力，那么G因子应该是2。然而，一系列的测量结果表明，μ介子的旋转速度似乎比预期的要快得多，g因子为2.002。

μ子的自旋速率是通过一种称为进动的物理现象来测量的，在这种现象中，粒子在旋转时会轻微摆动。实验中，介子以接近光速的速度在磁储存环周围爆炸。当它们运动时，它们与由于量子效应而出现和消失的虚粒子相互作用。随后，研究人员在所谓的摆动图上绘制了μ介子的进动率，以计算G因子。

费米实验室的新测量结果比以往任何测量都要精确，测量G因子的精度达到百万分之二。这个精度是2021年费米实验室公布的最后一组测量值的两倍。重要的是测量结果达到5 sigma的置信水平。在粒子物理学中，5 sigma测量被认为是一个安全可靠的发现，而不仅仅是一个提示。这意味着，如果标准模型是正确的，像这样的数据模型显示的结果的统计概率大约是350万分之一。

为了达到这种准确性，研究人员分析了远远超过2021年使用的数据量。2021年，只有2018年收集的数据可供分析，而新的研究增加了2019年和2020年的数据，使观测到的μ介子总数增加了两倍多。此外，研究人员改进了实验方案，包括稳定μ介子束和更好地表征用于μ介子自旋的磁场。目前，研究人员正试图将2021年至2023年的数据纳入最终的μ子因子报告中，该报告预计将于2025年发布。

科学家认为，这些测量结果的影响仍然是不可估量的，尤其是在目前人们处于了解μ介子G因子理论的阶段。但如果在以后的计算中，测量和观测的差异依然存在，那就意味着标准模型很可能会漏掉一些粒子。这种粒子可能以虚粒子的形式出现，通过某种未被检测到的力干扰μ子，然后消失。如果这种粒子存在，就需要更精确的测量来了解它。(辛宇)