Аномальный магнитный момент мюона
Анома́льный магни́тный моме́нт мюо́на — отклонение величины магнитного момента мюона от «нормального» значения, предсказываемого квантовомеханическим релятивистским уравнением движения мюона[1]. Обозначается aμ[2].
Ненулевое значение аномального магнитного момента (a) есть следствие взаимодействия частицы с виртуальными частицами — флуктуациями квантовых полей вакуума. Измеряя величину a, можно оценить суммарный вклад всех существующих полей (взаимодействий), в том числе выходящих за пределы Стандартной модели (СМ).
Величина аномального магнитного момента электрона (ae) почти полностью определяется электромагнитными взаимодействиями, тогда как в случае аномального магнитного момента мюона (aμ) доминирование электромагнитного вклада несколько ослаблено. Значительная масса мюона (тяжелее электрона почти в 207 раз) усиливает вклад массивных полей по сравнению с ae приблизительно в 43 000 раз (≈2072), что позволяет «увидеть» проявления полей за рамками КЭД — сильных, слабых, и, возможно, других, ещё не открытых, гипотетических взаимодействий за пределами СМ. Это изначально обусловило большой интерес к измерениям aμ, даже с точностью, значительно уступающей точности измерений ae[2].
Для поиска Новой физики путём исследования аномальных магнитных моментов частиц теоретически было бы привлекательнее использовать ещё более тяжёлые, чем электроны и мюоны, тау-лептоны, однако их сложнее производить, и они слишком быстро распадаются[3].
Интерес науки вызывает не сама экспериментально полученная величина аномального магнитного момента мюона (aμexp), а её отличие (aμ) от расчётного (теоретического) значения (aμSM) в рамках СМ: Δaμ = aμexp − aμSM.
На текущее время точность расчёта aμ в рамках СМ достигла 0,3—0,4 ppm. Между результатом измерения aμ в эксперименте E821 и его предсказанием в рамках СМ наблюдается разница в 3,5—4 стандартных отклонения (σ). Исходя из сложности эксперимента и расчётов, такой уровень различия пока рано оценивать как надёжный факт проявления Новой физики, однако данный результат вызвал огромный интерес научного сообщества и на текущий момент является наиболее значимым наблюдением расхождения предсказаний Стандартной модели с результатами эксперимента[4], требующим дальнейшей проверки.