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德国美因茨大学维蒂希团队采用格点量子色动力学高精度确定了强子真空极化在缪子反常磁矩中的贡献,再次证实粒子物理标准模型的有效性,为粒子物理领域的新发现奠定坚实基础。

近日,德国美因茨大学的哈特穆特·维蒂希教授团队,通过运用格点量子色动力学(QCD)技术,实现了对强子真空极化(HVP)在缪子反常磁矩贡献上的高精度测定。这一突破性成果使缪子反常磁矩的理论计算结果与实验测量值达到了高度一致,再次为粒子物理标准模型提供了有力支撑。

缪子磁矩作为粒子物理标准模型的关键检验参数,其理论预测值与实验数据之间的差距一直是科学家们关注的焦点。近年来,随着实验测量技术的不断进步,这一差距逐渐凸显,引发了科学界对标准模型以外新物理学的探索热情。

回顾历史,2020年国际团体“缪子g-2理论倡议”曾发布了标准模型框架内缪子反常磁矩的理论预测参考值。然而,2021年费米实验室的新测量结果与这一参考值出现了明显偏差。随后,2023年俄罗斯新西伯利亚州立大学的CMD-3实验新结果更是对这一参考值提出了质疑。

面对这一挑战,维蒂希团队选择采用格点QCD方法,利用大型计算机对强相互作用的贡献进行精确数值计算。这一方法无需依赖实验数据,直接计算HVP对缪子反常磁矩的最大贡献。经过不懈努力,团队成功得出了新的缪子反常磁矩值,该值与2020年的理论估计相差甚远,却与当前实验平均值高度吻合。

维蒂希教授表示,团队在减少计算不确定性和克服格点QCD计算挑战方面取得了显著进展,HVP贡献的总体精度已略低于1%,并在统计和系统不确定性之间取得了良好平衡。这一成果不仅重新评估了标准模型的有效性,也为未来探索粒子物理领域的新发现奠定了坚实基础。然而,要实现将总体误差降低到0.2%左右的长期目标,仍需科学家们付出更多努力。

(文章来源:科技日报,图片来源于网络)