科技日?qǐng)?bào)記者 李山

近日，德國(guó)美因茨大學(xué)哈特穆特·維蒂希教授團(tuán)隊(duì)采用格點(diǎn)量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）高精度確定了強(qiáng)子真空極化（HVP）在繆子反常磁矩中的貢獻(xiàn)，由此得到的繆子反常磁矩的理論計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量相符，粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型再次得到證實(shí)。

繆子磁矩是檢驗(yàn)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的重要參數(shù)。近年來(lái)，隨著實(shí)驗(yàn)測(cè)量精度不斷提高，人們?cè)絹?lái)越多地轉(zhuǎn)向一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：繆子磁矩的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論預(yù)測(cè)值之間的差距?？茖W(xué)家希望這一差距能夠帶來(lái)關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)模型以外的新物理學(xué)的啟示。

2020年，國(guó)際團(tuán)體“繆子g-2理論倡議”發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)模型框架內(nèi)繆子反常磁矩理論預(yù)測(cè)的參考值，但2021年，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)該數(shù)值與新的直接測(cè)量值存在明顯偏差。2023年，俄羅斯新西伯利亞州立大學(xué)進(jìn)行的CMD-3實(shí)驗(yàn)新結(jié)果發(fā)布以后，這一參考值再次受到批評(píng)。

維蒂希團(tuán)隊(duì)專注于使用格點(diǎn)QCD方法，這種方法允許使用大型計(jì)算機(jī)對(duì)強(qiáng)相互作用的貢獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。與此前不同，它提供的結(jié)果不需要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)計(jì)算了HVP的貢獻(xiàn)，這是強(qiáng)相互作用對(duì)繆子反常磁矩的最大貢獻(xiàn)。

團(tuán)隊(duì)成功計(jì)算出新的繆子反常磁矩的值，它與2020年的理論估計(jì)相去甚遠(yuǎn)，但與當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)平均值一致。維蒂希說(shuō)：“經(jīng)過(guò)多年致力于減少計(jì)算的不確定性，并克服了格點(diǎn)QCD計(jì)算相關(guān)的挑戰(zhàn)，我們的HVP貢獻(xiàn)的總體精度略低于1%，并且在統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)不確定性之間取得了良好平衡，這使我們能夠重新評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)模型的有效性?！?/p>

新結(jié)果再次證實(shí)了標(biāo)準(zhǔn)模型。不過(guò)，維蒂希表示，要實(shí)現(xiàn)將總體誤差降低到0.2%左右的長(zhǎng)期目標(biāo)，還有很長(zhǎng)的路要走。