沒有人比這更嚴格地探測粒子。
在一項新實驗中，科學家比以往任何時候都更仔細地測量了電子的磁性，從而對基本粒子的任何屬性進行了有史以來最精確的測量。稱為電子磁矩，它是粒子攜帶的磁場強度的度量。
這個屬性是由粒子物理學的標準模型預測的，粒子物理學是在亞原子層次上描述粒子和力的理論。事實上，這是該理論所做的最精確的預測。
透過比較新的超精確測量和預測，科學家對該理論進行了迄今為止最嚴格的測試之一。新的測量與標準模型的預測一致物理學家在 2 月 17 日的報告中稱，這一數字約為萬億分之一，即十億分之一物理評論快報。
當一個理論做出高精度預測時，它就像物理學家的蝙蝠訊號，召喚研究人員對其進行測試。 「這對我們中的一些人來說是不可抗拒的，」伊利諾伊州埃文斯頓西北大學的物理學家傑拉爾德·加布里埃爾斯說。
為了測量磁矩，加布里埃爾斯和同事連續幾個月研究了單一電子，將其困在磁場中，並觀察它在微波調整時的反應。研究團隊確定電子磁矩為兆分之 0.13，即 0.000000000013%。
嚴格的測量是一項複雜的任務。加州大學柏克萊分校的物理學家 Holger Müller 表示：“這非常具有挑戰性，除了 Gabrielse 團隊之外，沒有人敢這麼做。”
新結果比之前的測量精確兩倍多，先前的測量已經持續了 14 年多，也是由 Gabrielse 團隊完成的。現在，研究人員終於超越了自己。 「當我看到這篇論文時，我說，『哇，他們做到了，』」義大利帕多瓦大學的理論物理學家斯特凡諾·拉波爾塔(Stefano Laporta) 說道，他致力於根據標準模型計算電子磁矩。
如果不是另一次艱苦的測量中出現難題，標準模型的新測試將更加令人印象深刻。最近的兩項實驗，一項由巴黎卡斯特勒布羅塞爾實驗室的物理學家 Saïda Guellati-Khélifa 領導，另一項由 Müller 領導，對於一個稱為精細結構常數，它表徵了電磁相互作用的強度（序號：2018 年 4 月 12 日）。此數字是標準模型預測電子磁矩的輸入。因此，這種分歧限制了新測試的精確度。如果這個差異得到解決，測試的精確度將是現在的 10 倍。
幾十年來，堅固的標準模型經歷了一系列的實驗測試。但科學家們並不認為這就是一切。部分原因是它無法解釋暗物質的存在等觀察結果，而暗物質是一種對宇宙施加引力影響的看不見的物質。而且它沒有說明為什麼宇宙所包含的物質多於反物質（序號：9/22/22）。因此，物理學家不斷尋找標準模型失效的情況。
標準模型失敗的最誘人的暗示之一不是電子的磁矩，而是電子的重親戚μ子的磁矩。 2021 年，對該屬性的測量暗示與標準模型預測可能不匹配（序號：4/7/21）。
「有些人認為，這種差異可能是超越標準模型的新物理學的標誌，」Guellati-Khélifa 說，他在《新電子磁矩》論文中發表了評論。物理雜誌。如果是這樣，任何影響μ子的新物理學也可能影響電子。因此，未來對電子磁矩的測量也可能偏離預測，最終揭示標準模型的缺陷。
