介子是一个微小的粒子，但它具有巨大的潜力，可以颠覆我们对亚原子世界的理解，并揭示出一种未被发现的基本物理学。

根据美国能源部费米国家加速器实验室主持的国际合作的初步结果，这种可能性的可能性越来越大。该合作涉及康奈尔大学物理学教授劳伦斯·吉本斯（Lawrence Gibbons）领导的团队的重要贡献。文理学院。

这项合作将来自七个国家/地区的35个研究机构的200名科学家召集在一起，旨在证实1998年使物理学家感到震惊的实验结果，该研究表明μ子的磁场明显偏离了标准模型，而标准模型用于解释定律。控制基本粒子。

数字化仪模块在运往费米国家加速器实验室之前，已在物理学教授劳伦斯·吉本斯（Lawrence Gibbons）的实验室中进行了测试。这些模块有28个板条箱安装在μ2g-2环上。

“问题是，这是怎么回事？实验错了吗？还是理论不完整？” 长臂猿说。“如果理论不完整，那么确认正在发生的事情将成为我们不知道的一种全新的基本粒子或力的第一个地面证据。这将是地球上第一个等效的实验发现太空中的暗物质”。

4月7日，研究小组证实了原始发现是正确的，这意味着与μ子有关的物理现象肯定比以前知道的更多。

介子就像电子，但质量比电子高200倍以上。两者本质上都是具有自身磁场的微小磁铁。但是，μ子要不稳定得多，并且会在百万分之一秒内衰减。众所周知，它们在量子力学水平上也很难观察到，因为它们所处的真空不是一个大的空洞，而是一个冒泡，起泡的动态环境。

吉本斯说：“这是您的卡布奇诺泡沫形式的真空吸尘器，在这里，虚拟粒子一直在闪烁，不存在。” “事实证明，这会影响μ子的磁场强度。”

为了弄清楚原因，二十年前布鲁克海文国家实验室的研究人员着手测量μ子磁场的绝对强度。他们通过以接近光速的方式向一直径14米的磁环发射一束μ子来实现此目的，同时一系列检测器捕获了数据。科学家发现了介子磁场的主要差异：与理论物理学家预测的标准模型相比，标准偏差超出了3.5个标准偏差。

最终制定了一个计划，以更高的精度重复布鲁克海文实验。2013年，布鲁克海文（Brookhaven）磁环被运送到伊利诺伊州巴达维亚（Batavia）的费米实验室（Fermilab）设施，在那里与一个甚至更强的粒子加速器相结合，该粒子加速器可产生超过20倍的μ子。在2018年，启动了多个实验运行中的第一个。

这个muon g-2实验-“ g”是指由其固有旋转引起的磁体强度值，该值略大于2-是由于康奈尔大学与康奈尔大学联合开发了一种探测器系统而成功完成的华盛顿大学。

华盛顿大学小组用氟化铅晶体和硅光电倍增管构建了一套24量热仪，用于测量蓝光（称为Cherenkov辐射），当介子衰变的正电子撞击晶体时产生蓝光。通过测量约80亿个正电子中每个正电子的时间和光量，研究人员可以精确地确定介子的进动速度，即进动速度。速率与g-2的值直接相关。

康奈尔团队构建了数字化仪，可以查看从检测器发出的电子信号，并创建可以离线分析的数字化波形。研究人员在基本粒子物理实验室（LEPP）的努力下得到了支持，他们的数字转换器采用了德州仪器（TI）捐赠的价值200,000美元的专用模数转换器芯片。

Gibbons小组还建立了一对重建软件包中的一个，以帮助其合作者解析和分析收集到的数据，而Boyce D. McDaniel荣誉物理学教授（A＆S）大卫·鲁宾（David Rubin）则协助他们获得了最精确的测量结果，他帮助校正了介子矩在存储束中的扩散，并纠正了束在磁环周围加速时的微小垂直运动。康奈尔大学的另外两名教授，物理学名誉教授Toichiro“ Tom” Kinoshita和戈德温史密斯物理学教授G. Peter Lepage都在A＆S上为g-2的标准模型预测做出了贡献，该项目将其与g-2进行了比较结果。

作为合适的最终选择，吉本斯选择将数字转换器面板康奈尔（Cornell）设为红色。

由于筛选出了如此多的亚原子信息，六个不同的小组共同努力确定了该介子的进动频率。Gibbons帮助设计了致盲软件，该软件可确保各个小组独立进行计算。

然后是时候比较结果了。

“我不得不说，那真是令人筋疲力尽。您进入房间，所有这些点都从所有偏移量分散到了整个地方，您必须确定，好，我们现在要比较结果吗？并且他们会同意吗？” 长臂猿说。“我们正在尝试测量到十亿分之500的东西。在我们试图测量的频率上，我们的范围是百万分之一正负25。当我们发现所有事情都达成了美好的协议时，我们大为松了一口气。 。”

当所有国际合作者齐聚一堂，进行磁场测量的最终结果，并对照布鲁克海文的原始结果进行核对时？

“噢，伙计。这就像帽子在空中飘扬，”吉本斯说。“这是兴高采烈和解脱的结合。”

第一个实验运行的结果仅代表研究人员希望最终收集的数据的6％。在第二和第三次运行中已经开始进行额外的分析，这将生成三到四倍的数据。所有分析都需要10年的时间。

吉本斯（Gibbons）说：“我们紧紧抓住这一结果，这实际上可能表明正在发生一些全新的事情。我们真的想推动不确定性，精确度，做出我们可以通过实验进行的最强有力的陈述。”在2011年的项目中。“我们可能会涉足一些非常深刻，我们不了解的事物。我们仍然必须弄清楚它是什么。