После двадцати лет исследований Fermilab опубликовала итоги эксперимента Muon g−2, направленного на проверку соответствия магнитного момента мюона предсказаниям Стандартной модели. Ранние измерения указывали на возможное отклонение, вызвав ожидания первого подтверждения физики за пределами Стандартной модели. Финальный анализ, однако, применив более современный метод расчёта, не обнаружил расхождения с теорией.
Магнитный момент мюона, а именно его аномальная часть (g−2), демонстрирует, как эта частица взаимодействует с квантовым вакуумом — фоновой «пеной» из виртуальных частиц. Даже незначительное расхождение между теорией и экспериментом может свидетельствовать о существовании новых, пока неизвестных частиц или взаимодействий.
Эксперимент Muon g−2 в Fermilab использовал хранилище из сверхпроводящего магнита, где мюоны циркулировали в течение долей секунды. Магнитный момент определялся по изменению направления спина. Результаты имеют рекордную точность — ошибка составляет всего 0,2 части на миллион. Это делает измерение самым точным в истории элементарной частицы, превышающим точность даже измерений для электрона.
Первоначальные результаты показывали отклонение от теоретического предсказания на 4,2 сигмы — достаточно, чтобы привлечь внимание физиков, но недостаточно для объявления открытия. Теперь команда применила другой подход для расчета теоретического значения — не через экспериментальные данные по столкновениям х-протонов, а через вычисления в решётчатой квантовой хромодинамике на суперкомпьютерах. Полученные результаты независимых расчетов оказались ближе к экспериментальным данным и существенно сократили разницу.
По данным команды, если считать расчёты lattice QCD надёжными, то между теорией и измерениями не наблюдается статистически значимых отклонений. Это говорит о том, что Стандартная модель сохраняет свою актуальность, и открытия новой физики пока не предвидится.
Исследователи отмечают, что эксперимент остаётся выдающимся достижением, уточнённые данные пригодны для тестирования других моделей. Расчёты будут совершенствоваться в ближайшие годы, группа Muon g−2 планирует опубликовать объединённый анализ всех данных к 2026 году.