许金祥

①上海交通大学 李政道研究所，上海 200240；②上海交通大学 物理与天文学院，上海 200240

基础物理研究领域的新发现大致上可以归纳为两大类：第一类是偶然被发现，比如汤姆孙在阴极射线的研究中发现了电子的存在[1]；第二类是某些物理量一开始存在着非常不显眼的测量结果和理论值偏差，但随着计算方法和实验技术的进步，这种偏差开始变得明显，需要用新的理论框架来解释，经典的例子就是电子磁矩的故事，而那个差异就是电子反常磁矩[2]。所谓的“反常”，主要原因是量子涨落，即在真空中不断快速出现又迅速消失的虚粒子导致我们所测得的电子的磁性与“裸”电子的磁性有所不同。通过量子场论可以精确计算反常磁矩。有趣的是，近年来反常磁矩的故事似乎开始重演，而这一次的主角是电子的兄弟粒子——缪子。费米实验室（FNAL）合作组给出的缪子反常磁矩测量结果与粒子物理标准模型（SM）理论值有非常大的偏差，这强烈暗示了新物理的存在[3]。

1 基本粒子的磁矩

一个粒子除了位置和动量外，还有一个纯量子力学效应的自由度——自旋。自旋是基本粒子的内禀属性之一，会产生磁矩：

由式（1）可知，磁矩的大小除电荷和质量外还依赖一个比例系数g，一般称为g因子。那么，g应该取什么值呢？如果把电子的自旋想象成一个经典的粒子在高速旋转，由于电子带电，那么在电子的表面会产生电流，该电流就会产生磁矩。这个经典图像给出的g值是1。……