北京
一份新计算把物理学界25年的认知撕开了一道口子。
过去二十多年，物理学家一直被一个约百万分之一的偏差困扰：他们对某些粒子在磁场中摆动方式的预期，与实验看到的结果总对不上。这个偏差一度让人兴奋——它可能是未知粒子存在的证据。但2021年，当研究人员更新理论计算方式后，发现预测与实验结果的吻合度飙升到千亿分之一，那个诱人的线索似乎蒸发了。
真正的麻烦这才开始：旧的那些计算看上去完全站得住脚，那它们为什么跟新计算结果不吻合？伦敦大学学院高级研究员亚历克斯·克沙瓦尔兹指出：“μ子g-2的测量，本质上是宇宙中存在多少种粒子的一个替代指标。”那些旧预测并不纯粹来自理论推导，还从其他实验中推演得来。如果旧计算与新结果冲突，而旧计算又基于实验数据，那就引出一个尖锐问题：是不是那些旧实验本身出了什么奇怪的事？
一个很有希望的线索来自西伯利亚的一台粒子对撞机。它最近看到的实验结果，跟自己和其他对撞机过去的数据出现了剧烈分歧。这一发现正引发一连串的密集工作，物理学家们急着想搞清楚：这些互相打架的测量结果，究竟是不同实验流程造成的副作用，还是说——未知粒子确实悄悄露头了。
谜团中心的粒子叫μ子，是电子更重的“表亲”。它的行为有点像一根微型条形磁铁。让μ子在一个磁场里转圈，磁性会让它产生晃动，描出自己那一圈圈更小的轨道。这些轨道的大小由一个叫“g因子”的数字决定。如果μ子跟其他粒子完全隔离，它的g因子按理说正好是2。可量子理论要求所有其他粒子都会影响这个因子：μ子在晃动时会释放光子之类的粒子，这些光子太短命了，探測器根本抓不着。它们还能释放别的粒子，别的粒子再释放更多粒子。μ子很快又会把这些转瞬即逝的粒子全吸回去，留下的唯一痕迹就是——它晃得比原来多了一点点。通过这一连串复杂的释放与重吸收链条，宇宙中每一种粒子都对μ子的运动产生着微小影响。
2001年，长岛布鲁克海文国家实验室测量μ子g因子的实验让物理学家们激动不已——测得的结果比预期大。这似乎指向了新的可能：也许存在一些能解释暗物质的粒子。但眼下，2021年的新计算结果推翻了这个认知基础，而西伯利亚对撞机的新数据又把门重新推开了一条缝。要不要修正对量子世界的理解，就看这一锤子了。
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