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現代人類物理學定義的宇宙內四種基本力為:強核力(強相互作用力)、弱核力(弱相互作用力)、電磁力以及引力,前三種基本力可以透過一套理論統一起來。目前只有引力還無法有一套理論與其他三種基本力統一。

這套理論就是標準模型(Standard Model),它是一套描述強核力(強相互作用力)、弱核力(弱相互作用力)、電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論。

它隸屬量子場論的範疇,並與量子力學及狹義相對論相容。到目前為止,幾乎所有對以上三種力的實驗的結果都合乎這套理論的預測。

但是,4月8日,美國費米實驗室最新的實驗結果指出,或許有粒子物理標準模型無法解釋的情況存在。

如果本次實驗結果成立的話,標準模型將被迫修改,必須引入新的粒子才能解釋本次實驗結果。

基本上,絕大部分人看到這裡就行了,後面的小天也完全不懂,也就只能簡單地描述一下本次實驗結果。

先說結果,本次實驗發現,μ子的磁性超出了理論預測,雖然只相差0.1%,但卻難以用標準模型解釋。

μ子和電子的帶電量一致,卻比電子重207倍。

物理學家透過測量表示μ子磁性的g因子後,發現了標準模型無法解釋的結果,這或許有某未知粒子的影響。

對於電子和μ子來說,g因子約等於2。因為它倆的自旋都是1/2,相當於一個物體旋轉2圈才能和自己重合。因為電子在真空中會發射出光子,隨後又吸收,從而改變了電子的磁場。μ子亦是如此。

最終,物理學家得到μ子的g因子為2.00233183908,與量子電動力學理論值的偏差為4.2σ。

根據這個實驗結果,理論值和測量值出現了超出預期而又無法解釋的偏差。這很有可能是有一種未知粒子與μ子相互作用,它可能是暗物質粒子,也可能是超對稱理論預言的粒子。

最終的實驗資料還需要長期的分析才能得出精確的結論,目前有兩種可能:

理論值和測量值確實有較大偏差,確實有未知粒子與μ子相互作用,恭喜物理學家,這是一個諾貝爾獎級別的發現;理論值和測量值沒有超出預期的誤差,那麼,我們現有的標準模型理論還繼續可用,說明五十年來標準模型理論的成功還在延續。

現代科學的邊界已經很龐大了,人類每一次微小的進步都很難得,都需要人類精英們付出巨大的努力。

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