近日,德国美因茨大学哈特穆特·维蒂希教授团队采用格点量子色动力学(QCD)高精度确定了强子真空极化(HVP)在缪子反常磁矩中的贡献,由此得到的缪子反常磁矩的理论计算结果与实验测量相符,粒子物理标准模型再次得到证实。
缪子磁矩是检验粒子物理标准模型的重要参数。近年来,随着实验测量精度不断提高,人们越来越多地转向一个关键问题:缪子磁矩的实验数据和理论预测值之间的差距。科学家希望这一差距能够带来关于标准模型以外的新物理学的启示。
2020年,国际团体“缪子g-2理论倡议”发布了标准模型框架内缪子反常磁矩理论预测的参考值,但2021年,费米实验室发现该数值与新的直接测量值存在明显偏差。2023年,俄罗斯新西伯利亚州立大学进行的CMD-3实验新结果发布以后,这一参考值再次受到批评。
维蒂希团队专注于使用格点QCD方法,这种方法允许使用大型计算机对强相互作用的贡献进行数值计算。与此前不同,它提供的结果不需要实验数据。团队重点计算了HVP的贡献,这是强相互作用对缪子反常磁矩的最大贡献。
团队成功计算出新的缪子反常磁矩的值,它与2020年的理论估计相去甚远,但与当前的实验平均值一致。维蒂希说:“经过多年致力于减少计算的不确定性,并克服了格点QCD计算相关的挑战,我们的HVP贡献的总体精度略低于1%,并且在统计和系统不确定性之间取得了良好平衡,这使我们能够重新评估标准模型的有效性。”
新结果再次证实了标准模型。不过,维蒂希表示,要实现将总体误差降低到0.2%左右的长期目标,还有很长的路要走。 (记者 李山)