“這些發現可能會對未來的粒子物理實驗產生重大影響，並可能導致人們對宇宙的工作原理有更深入的瞭解。” -核物理專家冉洪（Argonne）博士

01科學家正在測試我們基礎科學對宇宙的基本理解，未來實驗還有待更多發現。

儘管從上個世紀以來研究難度加大導致基礎科學已經停滯不前，粒子物理學研究使所有這些改變成為可能。發現宇宙如何以最小的規模運轉通常會導致我們每天使用的技術取得巨大進步。

正在進行一項實驗以檢驗我們對宇宙的最新瞭解。第一個結果表明存在未發現的粒子或力。這種新的物理學可以幫助解釋長期存在的科學奧秘，並且新的見識增加了資訊的豐富發展，科學家們在對我們的宇宙建模和開發新技術時可以利用這些資訊。

介子武器

該實驗中μ介子G-2（明顯的μ介子克減去2），科學家把其中的測量稱其為μ介子的基本特性。

實驗得出的結果與量子力學的標準模型（科學家對宇宙組成和行為的最佳描述）所預測的值不同。這項研究在布魯克海文實驗室（Brookhaven）實施旨在以更高的精度確認資料差異。

標準模型非常精確地預測了μ介子的g因子，該值告訴科學家該粒子在磁場中的行為。已知該g因子接近於值兩個數量級並在實驗中測量了它們的偏差，因此在術語上命名為Muon g-2。

實驗表明g-2與理論預測的差異為百萬分之幾。這種微小的差異暗示了介子與磁場之間存在未知的相互作用，這種相互作用可能涉及新的粒子或力。

新實驗的第一個結果與布魯克海文的實驗非常吻合，從而加強了有新物理學發現的證據。合併結果顯示與標準模型的差異為4個數量級，略低於科學家要求發現的5個數量級，但仍具有令人信服的新物理學證據的機會，結果是資料統計的範圍約為在1∧-40000之間波動。

標準模型之外的粒子可以幫助解釋物理學中令人費解的現象，例如暗物質的性質，這是目前科學家們所知道但尚未被發現的神秘物質。

研究人員在實驗室觀測已經有四年的時間，這些發現可能對未來的粒子物理實驗產生重大影響，並可能導致對宇宙如何運作有著更強的把握。

02科學家團隊為實驗的成功做出了重要貢獻。

為了得出μ子的真實g-2測量值，在費米實驗室的科學家已經足夠產生了μ介子束，μ介子在強磁場作用下繞著一個大空心環圍成一圈行進。該場將介子保持在環中，並導致向介子自旋的方向旋轉，研究人員稱旋進場的自轉與地球軸的自轉相似，只是速度快得多。

科學家為了將g-2計算到所需的精度，使用統計學很精確地測量了兩個數量級。一種是介子穿過環時自旋進動的速率，另一個是介子周圍磁場的強度。

03在實驗室現場實地考察

儘管μ介子在令人印象深刻的恆定磁場中傳播，但環境溫度的變化和實驗硬體的影響會導致整個環發生微小的變化。即使不考慮這些場強的微小變化也會嚴重影響g-2計算的準確性。

為了校正場的變化，科學家們使用安裝在環壁上的數百個探頭不斷測量漂移場。此外他們每三天將手推車送入環的周圍以測量介子束實際透過的場強，探針安裝在手推車上後可在環的45米周長範圍內以極高的精度繪製出磁場圖。

為了達到低於最終不確定目標70（約十億分之2，5個數量級比現場測量更好地在前面的實驗次）研究人員已經在布魯克海文國家實驗室實驗中使用了先進的通訊能力

科學家們還將舊實驗中使用的一些模擬訊號轉換為數字訊號以增加它們從探頭獲得的資料量。這要求對手推車的通訊系統進行復雜的工程設計，使最大程度地減少對靈敏探測機構的干擾。

安全地執行是非常具有挑戰性的。因為它需要控制系統來處理日常操作而且還必須識別緊急情況並做出適當的反應，該團隊計劃在下一個資料採集期間升級手推車系統以透過逐點減少不確定性來進一步改善測量結果。

04穿過介子g-2環的磁場探針小車

在像g因子這樣的精密實驗中主要目的是減少任何可能影響測量的系統不確定性。為了確保磁場測量的準確性科學家們使用了特斯拉電磁閥裝置對探頭進行了校準，該裝置裝有一個以前的磁共振成像（MRI）掃描器產生的磁體。磁鐵產生均勻穩定的磁場 ，強度約是冰箱磁鐵的400倍以上。

阿貢大學的科學家根據在電磁磁鐵內部設計和測試過的探針讀數，對實驗室中的手推車探針進行了校準。此過程可確保每個探針在相同磁場中讀取相同的測量值，該測試設施使科學家能夠進行數十億分之幾的現場測量

除了校準探頭我們透過改進的飛行調整操作設定的實地測量，研究人員還在資料分析中發現了一些影響這是他們沒有想到的。

磁場資料從探頭到計算機的過程非常複雜，研究人員配置了硬體和軟體以使用正確的時間和位置標記從野外探頭讀取資料。他們還必須理解以二進位制程式碼開頭的資料，以便將它們與實驗的通用分析框架整合在一起。

05介子實驗的未來

到目前為止g-2測量的最終精度可與費米實驗的精度相媲美，但這主要是因為迄今為止資料有限，只分析了6個數量級並計劃接管整個實驗中的資料。這些新增的資料將大大減少誤差帶來的不確定性。

第一個結果也鼓勵著科學家們進行其他計劃中的實驗，包括將來在日本進行的g-2實驗以及費米實驗室的下一個G-2介子實驗。這些專案已經在使用特斯拉電磁閥工具與電磁探針進行交叉校準。

可能需要重新嘗試在大型強子對撞機中尋找新介子，以尋找g-2值背後的新物理現象的提示，研究人員表示對μ子對撞機的建設可以提供檢查這個新物理學的方式重新帶來重大的影響。

一旦科學家掌握了這種新物理學理論就可以預測包含的宇宙學和量子力學模型，甚至可以幫助科學家發明新技術。

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