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摘要：在这项被称为g-2实验或简称为g-2的研究中，科学家们将测量被称为μ子的稀有亚原子粒子的反常磁矩，μ子是电子的重子，其自旋有点像陀螺。在粒子物理学中，sigma为3.0被认为是证据，但真正的发现需要5.0的重要性。另一方面，在费米实验室测量的结果可能与布鲁克海文测量的结果不同。观察到的差异的一个可能的解释是，在量子泡沫中存在附加的、目前未知的亚原子粒子。
唐·林肯是美国能源部费米实验室的资深科学家，费米实验室是美国领先的粒子物理研究机构。他还为公众撰写有关科学的文章，包括他最近发表的《大型强子对撞机：希格斯玻色子的非凡故事》和其他会让你大吃一惊的东西（约翰霍普金斯大学出版社，2014年）。你可以在Facebook上关注他。林肯将这篇文章贡献给了《生命科学》的专家之声：评论与洞察。
的科学发现有多种形式，比如放射性的惊奇或对希格斯玻色子的长期探索。但有些发现是混杂的，数据中暗示未来的测量可能需要数年时间。第三类科学研究正在进行中，物理学的回报可能是巨大的。
在周二（2月6日），在伊利诺伊州费米国家加速器实验室工作的190名科学家合作，开始使用一组直径50英尺（15米）的环形磁铁，进行有史以来最精确的测量之一。在这项被称为g-2实验（发音为“g-2”）或简称为g-2的研究中，科学家们将测量被称为μ子的稀有亚原子粒子的反常磁矩，μ子是电子的重子，其自旋有点像陀螺。然而，μ介子在静止时仅存在2.2百万分之一秒。[超越希格斯粒子：5个可能潜伏在宇宙中的难以捉摸的粒子]
磁矩，本质上是测量每个μ子产生的磁铁强度，已经测量和计算到1012年的一部分精度。这就像用一毫米的精度测量地球和太阳之间的距离。目前，预测和测量并不一致，这一差异可能是物理学超越标准模型的第一个暗示，标准模型是我们目前描述亚原子世界的理论。
这将是一个大问题，因为像我这样的物理学家会兴高采烈地在统治理论上打一个洞。如果发现这样一个洞，它将导致一个新的和改进的科学模型，它比现有的更好。考虑到现有的理论是相当成功的，这将是一个真正的知识进步。“KdSPE”“KdSPS”当放置在磁场中时，这些小μ子将以某种方式前进或摆动。在磁场中，我们可以探测到称为摆动进动频率的东西。这个测量涉及到粒子的电荷和用于区分具体情况的g因子：在经典理论中，g=1；在普通（如非相对论性）量子理论中，g=2；在第二次世界大战后，
，对电子的g的测量显示出与理论“2”值的微小差异，其中实验结果为2.00232。这种差异源于量子电动力学理论（QED）所描述的效应。为了关注差异（0.00232），研究者减去了“2”，这是实验名称（G-2）。量子电动力学中的“KdSPE”“KDSPs”，我们研究了虚拟粒子的存在，或者有时被称为量子泡沫。虚粒子是物质的浴，反物质粒子在一秒钟内闪烁存在，然后消失，就好像它们从来没有存在过一样。它们在太空中随处可见，但当它们靠近亚原子粒子时尤为重要。
从1997年到2001年，纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室的研究人员，以12位有效数字的精度测量μ介子的g因子，并将结果与达到类似精度的理论计算进行比较。两个结果不一致。要理解分歧的重要性，你需要理解两者的不确定性。（例如，如果你问两个人中哪个最高，如果你对每个人的测量不确定度是2英尺，或者0.6米，你不太可能得出任何结论。）
测量和预测之间的差异除以组合不确定度（科学家称之为sigma）是3.5。在粒子物理学中，sigma为3.0被认为是证据，但真正的发现需要5.0的重要性。
通常，人们会期望布鲁克海文的实验者改进他们的仪器并收集更多的数据，但有一些技术障碍实验室无法克服。因此，研究人员决定将g-2环转移到费米实验室，费米实验室有一个加速器，可以发射更多的μ子。然后，这些设备被驳船运到3200英里（超过5100公里）的东岸，再上密西西比河。它于2013年7月抵达费米拉布。[物理学中18个最大的未解之谜]
在这几年里，环被彻底翻新，探测器和电子设备得到了很大的改进。这台新仪器性能优越。（有趣的事实：有一个传说，在布鲁克海文的一些邻居中重复，实验室里有一个坠毁的飞碟。然后，在漆黑的夜晚，一辆卡车和一个沉重的警察护送离开实验室携带一个防水油布伪装，50英尺跨磁盘。告诉我，这并没有证实那些人的怀疑。）
费米实验室的g-2合作已经开始运作。他们将首先调试仪器，然后认真记录数据。数据采集将持续到7月初。
那么，结果可能是什么？如果一切按预期运行，如果在费米实验室测得的g值与布鲁克海文的值相同，那么今年春天在费米实验室记录的数据与布鲁克海文记录的数据结合起来可能具有5西格玛显著性。这意味着一个发现。
另一方面，在费米实验室测量的结果可能与布鲁克海文测量的结果不同。新的测量结果可能与计算结果一致，在这种情况下，差异将消失。
，但如果g-2发现了什么呢？可能的结果是什么？正如我前面提到的，μ子的反常磁矩对附近虚拟粒子的存在非常敏感。这些虚拟粒子稍微改变了μ子的磁矩。此外，如果虚拟粒子不存在，测量和计算之间的超精密协议就不可能。然而，“KdSPE”“KdSPS”，也许很明显，计算只使用已知的亚原子虚拟粒子。观察到的差异的一个可能的解释是，在量子泡沫中存在附加的、目前未知的亚原子粒子。“KdSPE”“KdSPS”值得注意的是，几十年来，亚原子粒子的发现是高能粒子加速器的省道。爱因斯坦著名的方程E=mc2描述了能量和质量是如何相同的。所以，要发现重粒子，你只需要大量的能量来制造它们。目前，欧洲核子研究中心的大型强子对撞机是世界上最强大的加速器。
然而，制造粒子的强力 ... 并不是探索高能领域的唯一途径。海森堡的不确定性原理说，在能量上“不可能”的事件可以发生——如果它们发生的时间足够短的话。因此，有可能的是，虚拟粒子通常不存在，只会闪烁到足以影响μ子磁矩的存在。如果是这样，那么非常精确的测量将揭示它们的存在。这也许是一种手术刀比大锤更有效的情况，或许基于费米实验室的g-2实验可以击败欧洲核子研究中心的大型强子对撞机。
，但首先要注意：科学史上充满了3-sigma差异的例子，这些差异在面对额外数据时消失了。所以，没人应该对这次测量的结果下注。这种差异可能只是统计上的侥幸。不过，毫无疑问，布鲁克海文g-2的测量结果
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