七年前|科学家发现新粒子或自然力的迹象：有可能会改变当代物理学吗？

七年前，一块巨大的磁铁在陆地和海洋上奔波了3,200英里（5,150公里），为的是研究一种名叫渺子（muon ， μ子）的亚原子粒子。

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渺子与电子紧密相关，电子绕每个原子运动并构成物质的构造块。电子和渺子均具有通过目前的标准模型的最佳科学理论所预测的特性。
整整一代的科学家都致力于精确地测量这些特性。在2001年的一项实验中，暗示该渺子的一个特性与标准模型所预测的不完全相同，但需要进行新的研究来确认。为此物理学家将实验的一部分移至到费米实验室的新加速器，并开始获取更多数据。
现在，一项新的测量结果已确认了初始结果。这意味着可能存在标准模型中未考虑的新粒子或新的自然力。如果是这种情况，则必须修改现有物理定律，但没人知道这可能会导致什么。
每个渺子在暴露于磁场时的行为都像一块细小的条形磁铁，这种效应称为磁矩。渺子还具有称为“自旋”的固有特性，这种自旋和渺子的磁矩之间的关系称为g因子，这个因子被预测为2 ，因此g减去2（g-2）应该被测量为零。这就是费米实验室所进行的测试。
对于这些测试，科学家使用了加速器，这与欧洲核子研究组织（CERN）在大型强子对撞机中使用的技术相同。费米实验室加速器产生大量的渺子，并非常精确地测量它们与磁场的相互作用。

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渺子的行为受“虚拟粒子”影响， “虚拟粒子”从真空中弹出或消失，它们短暂存在，但持续足够长的时间，以影响渺子与磁场的相互作用并改变测得的磁矩，尽管幅度很小。
标准模型以超过百万分之一的精度预测出这种效果是什么。只要知道哪些粒子在真空中冒出，实验和理论就应该匹配。但是，如果实验和理论不匹配，那么对这种虚拟粒子汤的理解可能是不完整的。
【七年前|科学家发现新粒子或自然力的迹象：有可能会改变当代物理学吗？】新粒子
存在新粒子的可能性并非一般的推测，这样的粒子可能有助于解释物理学中的几大问题。例如，为什么宇宙中存在如此之多的暗物质，导致星系旋转得比我们预期的快，以及为什么大爆炸中几乎所有反物质都消失了？
迄今为止的问题是，没有人看到任何这些提议的新粒子。科学家们曾希望欧洲核子研究组织在其大型强子对撞机能够在高能质子之间的碰撞中产生它们，但尚未被观察到。
新的测量方法使用的技术，与本世纪初在纽约布鲁克海文实验室进行的实验相同，该技术本身也遵循欧洲核子研究组织的一系列测量方法。
布鲁克海文实验测量出与标准模型之间的差异，标准模型有5千个可能性是统计侥幸，这相当于连续12次投掷硬币全都为同一面的概率。

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这远低于发现门槛，发现门槛通常要求要超过170万，这相当于21次投掷硬币全都为同一面的概率。为了确定新物理学是否正在发挥作用，科学家们必须将实验的灵敏度提高四倍。
来自费米实验室的、灵敏度提高了四倍的第一年数据得出的新结果，与布鲁克海文实验的测量结果一致，但比黄金标准发现门槛仍有大约4万分之一的差距。
大型强子对撞机
有趣的是，最近在欧洲核子研究组织大型强子对撞机进行的LHCb实验观察，也发现可能与标准模型存在偏差。令人兴奋的是，这还涉及渺子的属性。这次是从较重的粒子产生渺子和电子的方式上有所不同。两种速率在标准模型中预期是相同的，但是实验测量发现它们是不同的。