南方周末特约撰稿　卢昌海

μ介子反常磁矩储存环的俯视图。μ介子在环中以将近光速顺时针运行大约500圈以后会产生衰变。μ介子反常磁矩实验将通过测量μ介子衰变的产物（电子）来获得μ介子的磁性。

粒子物理学标准模型描述了与电磁力、强作用力、弱作用力三种基本力（没有描述引力）及组成所有物质的基本粒子的所有物理现象，其中的基本粒子又可分为夸克、轻子和传播子三大类。

视觉中国❘图

μ子反常磁矩是一个很值得关注的前沿物理领域，倘若它果真成为“新物理”的敲门砖，那么这个让物理学家尴尬的粒子就会成为粒子物理学中厥功至伟的明星。

2021年4月7日，一则科技新闻吸引了很多人的眼球：美国费米实验室的物理学家们完成了对一个名叫μ子的基本粒子的反常磁矩的新测量，以极高的精度确认了一种反常——一种已困扰物理学家们多年的，出现在μ子反常磁矩里的反常。

本文将介绍这种反常磁矩里的反常——先从μ子本身聊起。

尴尬的粒子

μ子是一个在很多时候、很多方面让物理学家们尴尬的粒子。

这尴尬首先出现在“身份”认定上。

1936年，当美国加州理工学院的物理学家卡尔·安德森和他的研究生赛斯·内德迈尔首次发现μ子时，物理学家们一度以为它是前一年（即1935年）由日本物理学家汤川秀树提出——或者说预言——过的，在质子和中子之间传递相互作用的粒子。但后续研究很快推翻了这一“身份”认定，因为μ子虽跟汤川秀树预言的粒子在质量上有些相近，却并不传递质子和中子之间的相互作用，从而不可能是那种粒子——事实上，后者如今称为π介子，于1947年才被发现。……