美国能源部费米国家加速器实验室（Department of Energy's Fermi National Accelerator Laboratory）日前公布了关于缪子反常磁矩测量的第一批实验结果，显示基本粒子缪子（muon，记作μ子）的行为和标准模型理论预测不相符。费米国家实验室主持的这项缪子反常磁矩实验，长久以来被视作是对粒子物理标准模型最严格的检验，而μ子“行为异常”现象的发现，则可能预示着一种“新物理”的诞生。这一新物理可能是未发现的粒子，或是一种未知作用力，或是标准模型的改写……但无论是哪种可能，物理学都将进入一个新的纪元。
μ子是第二代轻子，质量为105.7 MeV/c^2，介于质子和电子之间，是质子质量的1/9，电子质量的207倍，带一个单位电荷（正缪子或者负缪子），自旋为1/2（费米子）。缪子是不稳定粒子，其半衰期为2.2微秒。缪子的磁矩为质子磁矩的3.18倍。自Carl D. Anderson和Seth Neddermeyer等人于1936年在观察宇宙射线过程中发现缪子以来，缪子科学取得了长足的发展。
μ子小档案
第二代基本粒子，费米子；
参与的基本相互作用：引力作用、电磁相互作用、弱相互作用；
质量1.883531627 x 10-28 kg；
平均寿命 2.1969811 x 10-6 s；
自旋 ½，电荷-1 e；
发现：Carl D. Anderson, SethNeddermeyer (1936)。
μ子算是电子的大表哥，与电子有相同的电荷和自旋，μ子的质量（1.883531627 x 10-28 kg）比电子质量（9.1093837015 x10-31 kg）大。与电子一样，因电荷和自旋而具有磁矩。与所有带点粒子一样，μ子在磁场中以量子力学的方式与其自身发生相互作用，不停地同时产生其它各种瞬时存在的粒子。也就是说，当你看着一个μ子的时候，你看到的不只是一个μ子，还包括了它在不停产生的无数虚拟粒子。每个这些虚拟粒子都对测量到的μ子的磁矩μ =g(e/2m)S产生一定的影响，导致其g因子并不等于2。
理论上，通过狄拉克方程可以得到g-2的理论值；而从实验来看，1959-1961年CERN的实验给出了相对理论值0.4%的误差，2001年在布鲁克黑文实验室(Brookhaven National Laboratory, BNL)进行的E821实验则给出了测量值a=(g-2)/2=0.00116592080(54) (0.54 ppm)，这是人类历史上最精确的测量之一。但是，这一“最精确实验值”与理论值之间却相差了3.7个标准偏差。理论值与实验值之间不一致，意味着粒子物理标准模型还存在需要改进的地方，甚至说明可能存在人们所未知的新粒子。这在当年的物理界引发了巨大轰动。
而20年后的今天，费米实验室主持的缪子反常磁矩实验以更高的测量精度再次证实了这一偏差。
Muon g-2是费米实验室在BNL之后继续进行的对μ子异常磁矩的实验研究，集合了包括上海交大的8位科学家在内的7个国家35个研究机构的190名合作者。Muon g-2实验从2018年开始收集数据，为了避免数据分析时自我误导，测量中的时钟频率一直被秘密保存到今年2月25日才在两百多名团队人员的围观下公开，随后的计算结果表明新的实验值与BNL的实验值高度一致，a=0.0016592040(54) (0.46 ppm)，这一结果与标准模型的理论值之间相差3.3个标准偏差。
不过，虽然在统计意义上实验值确与理论值有较大的差异，但要声称该实验结果确凿无疑地表明未知粒子的存在，仍然言之过早。更何况，就现有的其他实验结果（如CERN的大型强子对撞机实验）来看，尚没有证据表明未知粒子的存在。
另一方面，μ子g-2的理论计算科学家们“一致认可”的是Aoyama等人的文章（Phys.Rep. 887, 1–166, 2020），但今年4月Nature上Borsanyi等人的文章则讨论了g-2实验值与理论值之间的差异也许没有想象中的那么大。他们认为，量子色动力学（QCD）的精确计算仍然是需要解决的理论问题。
标准模型自1970年代被提出以来已通过了所有的检测和挑战，但科学家们知道它必定是不完整的，而μ子，或将成为第一个显示其错误的存在。
据悉，参与本次实验的上交大团队，是一个成立于 2012 年的缪子物理研究团队，由李亮教授与许金祥副教授领衔。该团队在实验中参与了缪子进动频率、精确磁场的测量、校准以及束流动力学效应等方面的研究，是当前合作组中参与各项测量任务最全面的实验团队之一，为实验的圆满完成作出了重要的贡献。