我们刚刚对粒子的特性进行了有史以来最精确的测量:

粒子物理学的标准模型是我们目前对物质蓝图的最佳猜测。在它的所有预测中,没有一个比电子的磁矩更精确。

它不仅被精确预测,而且是对任何粒子特性的最准确测量之一。虽然这两个值很接近,但它们并不完全重叠,这为新物理学提供了诱人的线索。

越来越接近电子磁矩的精确值——简单地说,电子的行为有多强一块微小的磁铁——也许有一天会开启对物理学构建模块及其相互作用方式的更深入理解。

现在,来自哈佛大学和西北大学的物理学家进一步突破了这种准确性的极限。他们最近的实验产生了一个精确到 1 万亿中的 0.13 的值。

“新值比保持 14 年的值精确 2.2 倍,并且与之一致,”res 写道earchers 在他们发表的论文中。

“我们的测定和标准模型计算足够精确,可以进行精度提高 10 倍的测试。”

获得新的电子磁矩值, 研究小组将单个电子悬浮在一个被称为彭宁陷阱的高度控制室中。

在将室冷却到接近绝对零后,该团队能够使用磁场来测量电子的“量子” “在能级之间跳跃”,而不会干扰其量子态和破坏观察结果。

标准模型的方程提供了一种计算精细结构常数的方法。它大约等于 1/137,是束缚原子的电磁力的基础,因此在物理学中意义重大。

这些相同的方程式预测电子磁矩的精度达到了令人印象深刻的水平,以至于它在实验室中的测量已成为对标准模型反映真实情况能力的决定性测试

一段时间以来,电子磁矩的测量值一直略大于标准模型对带电点状粒子的预测值,产生了一个诱人的异常现象,亟待解决。

这些新结果的误差比这个差异小十倍,强烈暗示着未知的物理现象。

彭宁陷阱插图部分实验设置。 (Fan 等人,Physical Review Letters,2023 年)

微调预测和实验结果可以提供暗示 exi 的值我们还不知道的新粒子或相互作用类型的概念。

研究人员已经有了关于如何改进测量的想法,以 μ/μB 表示(将值与玻尔磁子进行比较), 更深入。它使我们离最终完成粒子物理学的标准模型越来越近。

“鉴于更稳定的设备、改进的统计数据和更好的理解,μ/μB 精度的更大改进现在似乎是可行的不确定性,”研究人员写道。

该研究已发表在《物理评论快报》上。

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