故事的主角是缪子(Muon)。
缪子是一种类似电子的基本粒子,它在磁场中运动时会发生“摇摆”。
这个摇摆幅度非常微小,但能反映宇宙中是否存在未知粒子,因此被物理学家视为探索新物理的重要窗口。
2001年,Brookhaven实验室的实验首次发现,缪子的摆动比理论预测稍微更强。
差距只有百万分之一,但对于粒子物理来说,这已经足够惊人。
科学家开始怀疑:
是不是有一种还没有被发现的粒子,正在偷偷改变缪子的运动?
甚至有人猜测,它可能和暗物质有关。
为了确认这个异常,研究人员把原来的实验设备搬到了费米实验室,并进行了更加精密的测量。
2021年,费米实验室称,他们进行了精密测量,但异常依然存在。
当时,粒子物理界一度接近发现“新物理”的时刻。
但就在同一年,事情突然发生反转。
来自匈牙利、法国和德国的研究团队,通过超级计算机模拟夸克行为的方法(晶格QCD)重新计算缪子的理论值。
结果显示,缪子的表现,其实完全符合已知物理规律。
也就是说,那个疑似来自未知粒子的信号,可能根本不存在。
问题来了。
如果新的计算没错,那过去几十年的实验数据为什么会出现矛盾?
科学家开始重新检查另一条关键证据链。
过去计算缪子理论值时,需要知道强相互作用对它的影响,而这通常来自电子和正电子碰撞实验。
实验数据的一个重要来源,就是位于西伯利亚的VEPP-2000对撞机。
但最近,VEPP-2000探测器进行升级时进行了重新测量,研究人员发现:
它测出的π介子(由夸克组成的粒子)产生数量,和过去几十年的结果出现明显差异。
更奇怪的是,新数据反而更符合晶格QCD的计算。
这让整个问题变得更加复杂,到底哪一次实验才是真的?
如果旧数据错了,那么缪子异常可能只是一次测量误差。
但如果所有实验都没有问题,那就意味着宇宙中可能真的存在尚未发现的新粒子。
一个寻找新物理的25年谜题,如今变成了更大的科学悬案。
答案可能藏在实验误差里,也可能真的有“未知粒子”。
