厘米刻度尺标准图厘米刻度尺( 三 ) _生活百科

另外，难道现在真的没有任何观察到的现象是标准模型没办法解释的吗？非也！一个非常简单的问题：为什么宇宙中的物质比反物质多这么多？虽然标准模型中的一些机制让物质粒子与反物质粒子的行为略有区别，但是这种区别没有大到可以解释这个物质很多反物质很少的宇宙。除此之外，天文观测发现，宇宙中标准模型里的粒子只占总能量的5%，而所谓的暗物质则占27% ，标准模型能描述的仅仅是宇宙中非常少的一部分物质。中微子（编者注：质量非常轻的一种不带电轻子）的质量究竟该用什么样的形式 “植入” 标准模型，至今没有定论。这样的例子不胜枚举，所以标准模型远不是一套无懈可击的理论。
另一方面，标准模型的扩展，以及其他更加普适的理论层出不穷。最出名的可能就是 “超对称” 理论。其实这也是一类新理论的总称。在这些理论里，所有标准模型里的粒子都对应着一个 “超对称” 粒子，这些理论的不同点就是怎么描述这些新粒子与标准模型内的粒子的作用。不过遗憾的是，实验上并没有足够的证据去确定到底哪一个理论是对的。我们需要更多的自然界不符合标准模型描述的迹象，再去判断这些新的理论到底哪一个 “靠谱”，或者说它们都 “不靠谱” 。
目前还在进行的Muon g-2的实验，也是为了检验之前在2006年发现的μ子反常磁矩与理论预言不符合到底是真的不符合，还是因为某些误差导致的。所以，千万不要把Muon g-2实验想象成一个 “踢馆” 实验。我们的实验结果只能对未来的理论发展提出 “建设性意见” 。
就像计算电子的反常磁矩一样，μ子的反常磁矩也是可以用标准模型精确计算出来的。所谓的g因子，就是μ子磁矩的一个量度。根据英国物理学家狄拉克（Paul Dirac）最开始的量子力学模型，μ子的g因子是2 。后来施温格（Julian Schwinger）考虑更多的量子力学效应，发现g因子是稍微偏离2的，物理学界把这个偏移量称为g-2（读作g减2，非g杠2），并把相对偏移量(g-2)/2称为反常磁矩。
最初，μ子的反常磁矩理论计算值和实验测量值在实验的误差范围内是相符的。但是，随着技术的提升，实验误差越来越小，两者渐渐出现显著偏差。这就像用厘米刻度尺测不出来的长度差别，用毫米刻度尺就可以测出来。
2006年，Brookhaven国家实验室公布了最新的μ子的g-2实验结果，与标准模型的计算值有明显偏差。在接下来的研究中，理论计算精度得到进一步提高，两者的差别达到3.5个标准差之多。也就是说，我们有99.98%的把握，粒子物理标准模型是不能描述μ子的反常磁矩的。
用标准模型来计算μ子的反常磁矩也是一项艰巨的工作。在量子场论的模型里，真空并不是一无所有，而是一直不断产生、湮灭正反粒子对。这些正反粒子 “泡泡” 虽然对时间做平均后依然是一无所有，但是它们会对实粒子之间的相互作用产生影响。μ子的反常磁矩就是因为在它与磁场相互作用时，还 “偷偷” 和真空中的 “虚粒子泡泡” 发生相互作用。如果这些 “虚粒子泡泡” 中有目前还没有探测到的粒子，那么它就有可能是造成μ子反常磁矩实验与理论不符合的 “元凶” 。这就给人以无限遐想……（“说不定是暗物质呢~”）

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量子色动力学的真空涨落
子非μ子，安知μ子之进动也？
μ子的反常磁矩可以通过它在磁场中的运动反映出来。μ子是带电粒子，又是有自旋的粒子。可以把它想象成一个旋转的带电陀螺。在磁场里，旋转的带电粒子会产生一个磁矩。把μ子放在磁场里，μ子的自旋方向就会绕着外加磁场转。这种运动被称为自旋进动。

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进动示意图
在实验上测量μ子的反常磁矩，科学家们会把用加速器产生的μ子储存在磁场里，然后测量它自旋方向绕着磁场方向进动的频率。这个进动频率除以磁感应强度再乘以一些常数（普朗克常数，光速之类）得到的就是(g-2)/2的值。
测量μ子的自旋进动肯定没有说得这么容易。真实世界里的μ子是不会像教科书的插图里那样自带箭头指向其自旋方向的。科学家们必须想办法把μ子的自旋方向转化为实验上可观测的量。
这里弱相互作用的性质帮了大忙。还记得杨振宁和李政道提出的弱相互作用宇称不守恒吗？弱相互作用的这个性质决定了μ子衰变后释放的电子方向是与子的自旋方向关联的：μ+粒子衰变后释放的e+粒子更倾向于沿着μ子的自旋发射。