什么东西的质量约为电子的200倍，存在时间约为百万分之一秒，不断撞击地球表面的每一英寸，并且似乎以一种早已被人们接受的方式在地球表面捅了一个洞物理定律?
那就是μ子a粒子首次发现于1930年代末它是宇宙射线撞击地球大气层中的粒子时在自然界中形成的。μ子正以接近光速的速度穿过你和你周围的一切。然而，我们中的许多人可能直到2021年4月才意识到它们的存在，当时美国政府费米国家加速器实验室的研究人员登上了新闻头条费米实验室——发布了为期三年的初步结果μ子g-2实验．
广告
费米实验室的研究证实了先前的发现，即μ子的行为方式与粒子物理标准模型“，这个理论框架旨在描述现实在最小层面上是如何运作的。18新利最新登入因为这文章在《科学》杂志上解释说，μ子-存在于其他微小物质的海洋中粒子和反粒子实际上比标准模型预测的更具磁性。这反过来又指出了其他未知粒子或力的可能存在。
研究人员之一，物理学家杰森·波诺在一篇文章中解释道新闻发布会上他的母校佛罗里达国际大学的研究团队知道，如果他们证实了μ子磁性的差异，“我们不会确切地知道是什么导致了这种差异，但我们知道这是我们还不了解的事情。”
最初的结果，伴随着其他近期的粒子研究，可以帮助建立一个新的物理学，将取代标准模型。费米实验室在YouTube上发布了一段视频，解释了实验结果及其意义:
“μ子就像电子，只不过重200倍，”解释说马克·b·怀斯他在接受电子邮件采访时表示。他是加州理工学院高能物理学教授也是著名的美国国家科学院．(如果这还不足以打动你，他还担任过技术顾问2010年好莱坞电影《钢铁侠2》的粒子加速器)。
“根据爱因斯坦的公式E=mc2，这意味着静止的μ子比电子拥有更大的能量，”Wise说。“这使得它们可以衰变为更轻的粒子，同时还能保存整体能量。”
另一个关键的区别是电子被认为是非常接近不朽但根据这篇文章，μ子只存在220万分之一秒，之后它们就会衰变为一个电子和两种中微子美国能源部的底稿在粒子上。
当宇宙射线撞击地球大气层中的粒子时，不断产生的μ子在短暂的存在中传播了惊人的距离，以接近光速的速度移动。据美国能源部称，它们会撞击地球表面的每一英寸，并穿过其直接路径上的几乎所有东西，可能会穿透地球表面一英里或更多。
有些人将μ子描述为理解所有亚原子粒子的关键，但怀斯并没有走得那么远。他说:“在探索超出我们现有理解范围的物理学时，你应该研究所有的粒子。”“不过，μ子也有一些优势。例如，它的异常磁矩是非常精确的预测，这使得它对新的物理更加敏感，超出了我们目前的理论，这将改变这一预测。同时，它可以被非常精确地测量。”
然而，研究μ子并不是一件简单的事情。费米实验室用的是700吨(635公吨)设备里面有三个圆环，每个圆环直径50英尺(15米)运用驳船和卡车从它原来的家运到伊利诺斯州布鲁克海文国家实验室几年前在纽约该设备能够产生1.45特斯拉的磁场，大约是地球磁场的3万倍。
怀斯解释说:“研究如此微小和短命的东西，他们需要这些巨大的设备，这很有趣。”“当它们以高能量产生时，它们几乎以光速传播，在衰变之前可以传播一段相当长的距离。所以你可能会在探测器上寻找他们留下的证据。”
例如，由于μ子是带电粒子，它们可以电离所经过的物质。怀斯说，这种电离产生的电子可以被检测到。
怀斯说，费米实验室团队最近发现，这种粒子的磁性比物理学家预期的略强，这一点意义重大。“它不同意现有理论对μ子磁矩的预测(目前的理论通常被称为标准模型)。因此，在我们目前的理论中，有一些新的物理现象存在，并改变了对这个量的预测，”怀斯说
像许多重要的发现一样，费米实验室的发现提出了更多的新问题，科学家们仍然想知道关于μ子的很多事情。
怀斯说:“它提出的问题是什么是新的物理学。”“还有其他一些在[标准模型]中没有解释的与μ子有关的异常。他们是否都有某种联系?”
怀斯还对费米实验室的发现提出了警告。他解释说:“实验中可能存在一些尚未被理解的系统效应，并影响了对测量结果的解释。”理论也是如此。所以这种异常现象最终会消失。尽可能多地检查这些东西是非常重要的。”
广告
