可能動搖科學基礎，新實驗表明標準模型無法解釋緲子磁矩行為

在美國費米實驗室一場眾所矚目的實驗中，緲子（μ 子）出現的奇怪行為，可能強烈暗示有另一種奇異粒子或自然力的存在，超出標準模型解釋範圍。

緲子（muon，μ 子）是一種帶負電荷且具自旋特性的粒子，也就是說它們的行為像磁鐵一樣具有正負極，處於磁場中會嘗試與磁場的軸對齊而開始旋轉，然而緲子在磁場中的旋轉取決於它與其他粒子及作用力的相互作用，通常自旋軸無法與磁場對齊而是圍繞磁場軸擺動，物理學家以 g 值（g factor）數字來表示粒子的磁矩和旋磁比。

透過粒子物理學標準模型，研究人員可以非常精確地預測這個數字應該是多少，約為 2.002331，與電子的自旋 g 值（gs 值，約等於 2.002319）有細微差異。

然而 2006 年時，紐約布魯克黑文國家實驗室（Brookhaven National Laboratory）發表的實驗結果（整體實驗於 2001 年結束），居然與理論預測值背道而馳：緲子的旋轉速度比預期中還要快，雖然該次結果的統計意義不足以證明標準模型有誤，但依然埋下了隱憂。

最近，美國費米實驗室公布了整個物理學界都期待已久的緲子 g-2（Muon g-2）實驗結果，該實驗室擁有比布魯克黑文國家實驗室更複雜的裝置，科學家期待新結果可以得到與過去不同的答案，沒想到這次實驗居然佐證了 20 年前布魯克黑文國家實驗室的數據，立刻引起各界嘩然。

▲ 費米實驗室的緲子 g-2 實驗第一個分析結果，證實了 20 年前在布魯克黑文國家實驗室進行的實驗結果。

科學家不得不正視我們原以為「異常」的結果，很可能是由虛粒子（virtual particle）的量子力學現象所引起。虛粒子因量子漲落（quantum fluctuation）而出現，然後在瞬間消失，雖然無法直接觀察到，但只要這麼一瞬就可能影響諸如緲子等真實粒子的行為。

雖然虛粒子可以是任何類型的粒子，比如常見的電子或正電子，但我們用來預測緲子的 g 值模型僅包括已知虛粒子的預期效果，也就是說，如果實驗結果與模型相衝突，就表明可能存在超出標準模型的其他粒子，甚至說有未知自然力來控制這些粒子也不為過。

或許從不同角度來看會發現背後還是同一套物理學，但也可能象徵標準物理學必須被顛覆，這次實驗依然沒有足夠數據可證明標準模型出錯，不過費米實驗室還有一大批數據未分析，這次僅分析了全部數據的 6%，最終結果如何不得而知，這次實驗的一系列論文正在接受同行評審。

不過，在費米實驗室發表結果的當天，美國賓州州立大學團隊另一篇論文發表在《自然》期刊，他們使用不同技術來計算緲子磁矩，得到的答案與費米實驗室不同，後者表明結果與標準模型沒有差異，也沒有新的物理。