Физики измерили магнитный момент мюона с рекордной точностью

Международная коллаборация Muon g-2 завершила четырёхлетний эксперимент по изучению магнитных свойств мюона — тяжёлого «родственника» электрона. Учёные проанализировали 300 миллиардов столкновений частиц в ускорителе Национальной лаборатории Ферми (США) и достигли точности измерения в 127 частей на миллиард.

Мюон, масса которого в 207 раз превышает массу электрона, обладает собственным магнитным моментом. Классическая теория предсказывает для него значение g-фактора равное 2, но квантовая электродинамика учитывает поправки, возникающие из-за виртуальных частиц. Разность между реальным значением и двойкой (g-2) называется аномальным магнитным моментом.

Экспериментальное значение, опубликованное в Physical Review Letters, согласуется с предсказанием Стандартной модели в пределах погрешности. Однако теоретическое предсказание всё ещё имеет вчетверо большую неопределённость, чем измеренное значение.

Профессор Аида Эль-Хадра, руководитель теоретической инициативы Muon g-2, отмечает: «Это историческое достижение, которое не будет оспорено в ближайшие годы... но вопрос о том, согласуется ли Стандартная модель с экспериментальным значением аномального магнитного момента мюона, пока не имеет удовлетворительного ответа».

Основные сложности в расчётах связаны с учётом вклада виртуальных адронов. Хотя текущие результаты не указывают на «новую физику» за пределами Стандартной модели, работа по уточнению теоретических предсказаний продолжается. Следующей амбициозной задачей станет изучение магнитного момента тау-лептона, время жизни которого составляет лишь 0,3 триллионных секунды.