透過測量類電子μ子粒子的磁性特徵，科學家發現了流行物理學理論中可能存在裂縫的證據。
30 年來，稱為標準模型的理論在其對基本粒子的性質和相互作用的預測方面經受住了所有挑戰（SN：7/1/95，第 10 頁）。儘管該理論取得了成功，但物理學家長期以來一直懷疑它對亞原子世界的描述並不完整。
在紐約厄普頓布魯克海文國家實驗室的教條搖擺實驗中，一個國際研究小組發現，μ子磁場強度的標準模型預測有微小偏差。研究結果是在 2 月 8 日實驗室的研討會上公佈的。
波士頓大學研究小組成員詹姆斯·P·米勒表示，標準模型的預測與新測量之間的差異類似於一對千米長的繩子，其長度因細菌的長度而異。
儘管如此，耶魯大學的研究負責人 Vernon W. Hughes 表示，「任何偏差都表明實驗或標準理論中缺少某些東西。 。 。 。一種可能的解釋是，這種偏差表明了一些新的物理現象。
雖然μ子是電子的近親，但它的重量卻是電子的200倍左右。加速器和宇宙射線碰撞產生μ介子，但粒子很快就會衰變。這使得μ子在自然界中很罕見。
μ子擁有一種稱為自旋的量子力學特性，類似於陀螺的旋轉。由於這一特性，μ子的行為就像微小的條形磁鐵。它們的旋轉也使它們成為微型陀螺儀，透過水平擺動旋轉軸來響應向上或向下的力。
為了測量μ子特性，布魯克海文的研究人員將強μ子束發射到極均勻的磁場中。因為μ子帶電，所以電場使它們繞圈運動。當高速μ子進入磁場時，它們的自旋軸最初指向粒子整體運動的方向。然後這些軸就偏離了正前方。事實上，每繞加速器運轉 29 個μ子軌道，粒子的自轉軸就會掃過 360°。
物理學家表示，這種進動是由量子現象引起的，這與μ子的磁場強度有關。當μ介子繞著加速器旋轉時，它們會反覆轉變成更重的所謂虛粒子，然後再轉回來。這種循環會影響μ子的測量，因此結果與μ子始終保持穩定時的預期結果不同。
標準模型預測已知虛粒子對μ子磁場強度的影響。事實上，在 1970 年代末，實驗人員發現 μ 子的磁場強度值接近理論預測。布魯克海文團隊重新進行了測量，精確度提高了六倍。米勒說，結果“並不是我們認為的基於我們所知道的粒子和我們所理解的力的值。”
到目前為止，研究人員已經評估了 10 億μ子的磁測量。他們說，在他們能夠分析原始數據中剩餘的 40 億個μ子測量結果之前，他們不能排除這種偏差是統計上的僥倖。更重要的是，來自其他地方的實驗的新數據極有可能改變標準模型的理論預測，使其實際上與布魯克海文的結果相符。
「一定程度的謹慎當然是必要的。這是一個困難的實驗，」麻省理工學院的 Frank Wilczek 評論道。儘管如此，他說，結果「讓每一個思考基礎物理學的人都興奮不已」。
該實驗暗示，那裡可能存在一些迄今為止未知的東西。許多物理學家認為這項新發現可能是超對稱理論的標誌，該理論預測每個已知粒子都存在一個夥伴粒子。這些粒子的虛擬形式可能由μ子產生，並解釋了布魯克海文的發現。
安娜堡密西根大學的戈登凱恩 (Gordon L. Kane) 和他的同事利用新結果計算了超對稱粒子的最大質量，並發現其中一些與已知粒子的質量相當。他說，布魯克海文實驗中的差異大小表明，任何可能表現出來的新影響的質量都與已知粒子的質量相似。
然而，休斯警告說，超對稱性只是這種差異的一種可能解釋。另一方面，μ子可能由較小的亞基組成，而不是像現在認為的那樣是基本粒子。
