费米实验室着手重测μ介子磁性

刘霞

2018年01月29日08:30  来源:科技日报
 
原标题:费米实验室着手重测μ介子磁性

  科学家将在这个重达700吨的环内测量μ介子的磁性

  图片来源:《科学》杂志官网

  据美国《科学》杂志网站26日报道,费米国家加速器实验室190名科学家已着手精确测量μ介子的磁性。此前的实验表明,μ介子的磁性或比粒子物理学标准模型预测的稍大一些,如果最新实验证实这一点,有望翻开物理学的新篇章。

  μ介子是电子更重且不稳定的“表亲”,它带电荷,会在磁场中旋转。每个μ介子会像微型条形磁铁一样被磁化,将一个μ介子放在与其磁化方向垂直的磁场中,其磁极将像罗盘指针一样旋转或进动。由于量子不确定性,μ介子会在旋转过程中不断释放并重吸收其他粒子。

  科学家表示,μ介子可释放和重新吸收任何粒子,因此,它的磁性会标识所有可能的粒子——甚至是大型强子对撞机(LHC)无法制造出的太重的新粒子,这将有助科学家发现新物理学。LHC一直未曾发现超越标准模型的新粒子,科学家希望通过这一名为“μ介子g-2”的实验获得梦寐已求的结果。

  1997年到2001年,布鲁克海文国家实验室的g-2团队通过将数千个粒子投射到直径45米的环形真空室(夹在超导磁体之间),对μ介子的磁性进行了测量,并报告称其磁性比标准模型预测的稍大一点,他们猜测,这种异常是由与未知粒子的相互作用导致的。随后理论学家在标准模型预测中发现了一个简单的数学错误,所以,这一结果并没有激起多大水花。2004年再次测量时,这种差异又出现了,不过,此时理论学家已改进了标准模型计算。

  目前,这个差异信号的强度在3.5西格玛以内——小于宣称为发现所需要的5西格玛。2013年,g-2团队转战费米实验室,他们将磁场均匀度提高了3倍,可以生成更纯粹的μ介子束。波士顿大学g-2物理学家李·罗伯茨表示,这几年来,团队的目标是收集比在布鲁克海文实验室期间多21倍的数据,希望明年能获得测量结果,这可能将差异推到5西格玛以上。

(责编:张歌、熊旭)

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