⚛️ nuclear experiments

An improved direct limit on the muon electric dipole moment

Utilizando datos del experimento Muon g-2 de Fermilab recolectados entre 2019 y 2020, los investigadores establecieron un nuevo límite directo de nivel de confianza del 95% sobre el momento dipolar eléctrico del muón de $|d_\mu|<1.10\times10^{-19}~e\cdot$ cm, encontrando que el valor medido es consistente con cero.

Autores originales: 2 Collaboration, D. P. Aguillard (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), T. Albahri (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), D. Allspach (Fermi National Accelerator Laboratory2 Collaboration, D. P. Aguillard (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), T. Albahri (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), D. Allspach (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), J. Annala (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), K. Badgley (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Baeßler (University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA), L. Bailey (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), E. Barlas-Yucel (27,a), T. Barrett (Cornell University, Ithaca, New York, USA), E. Barzi (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), F. Bedeschi (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), M. Berz (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), M. Bhattacharya (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), H. P. Binney (University of Washington, Seattle, Washington, USA), P. Bloom (North Central College, Naperville, Illinois, USA), J. Bono (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), E. Bottalico (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), T. Bowcock (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), S. Braun (University of Washington, Seattle, Washington, USA), M. Bressler (31,a), G. Cantatore (12,b), R. M. Carey (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), B. C. K. Casey (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Cauz (25,c), R. Chakraborty (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), A. Chapelain (Cornell University, Ithaca, New York, USA), S. Chappa (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Charity (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), C. Chen (20,21,d), M. Cheng (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), R. Chislett (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), Z. Chu (20,d), T. E. Chupp (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), C. Claessens (University of Washington, Seattle, Washington, USA), F. Confortini (9,e), M. E. Convery (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Corrodi (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), L. Cotrozzi (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), J. D. Crnkovic (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Dabagov (8,f), P. T. Debevec (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), S. Di Falco (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), G. Di Sciascio (INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Rome, Italy), S. Donati (10,g), B. Drendel (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), A. Driutti (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy, University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), M. Eads (Northern Illinois University, DeKalb, Illinois, USA), A. Edmonds (Boston University, Boston, Massachusetts, USA, City University of New York at York College, Jamaica, New York, USA), J. Esquivel (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Farooq (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), R. Fatemi (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), K. Ferraby (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), C. Ferrari (10,h), M. Fertl (Institute of Physics and Cluster of Excellence PRISMA++, Johannes Gutenberg University Mainz, Mainz, Germany), A. T. Fienberg (University of Washington, Seattle, Washington, USA), A. Fioretti (10,h), D. Flay (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), S. B. Foster (2,28,i), H. Friedsam (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), N. S. Froemming (18,j), C. Gabbanini (10,h), I. Gaines (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Ganguly (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), J. George (31,k), L. K. Gibbons (Cornell University, Ithaca, New York, USA), A. Gioiosa (24,l), K. L. Giovanetti (Department of Physics and Astronomy, James Madison University, Harrisonburg, Virginia, USA), P. Girotti (10,m), W. Gohn (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), L. Goodenough (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), T. Gorringe (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), J. Grange (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), S. Grant (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA, Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), F. Gray (19,n), S. Haciomeroglu (5,o), T. Halewood-Leagas (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), D. Hampai (INFN, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy), F. Han (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), J. Hempstead (University of Washington, Seattle, Washington, USA), D. W. Hertzog (University of Washington, Seattle, Washington, USA), G. Hesketh (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), E. Hess (10,p), A. Hibbert (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), Z. Hodge (University of Washington, Seattle, Washington, USA), S. Y. Hoh (20,21,q), K. W. Hong (University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA), R. Hong (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA, University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), T. Hu (20,21,d), Y. Hu (20,d), M. Iacovacci (9,e), M. Incagli (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), S. Israel (Boston University, Boston, Massachusetts, USA, Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), P. Kammel (University of Washington, Seattle, Washington, USA), M. Kargiantoulakis (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Karuza (12,p), J. Kaspar (University of Washington, Seattle, Washington, USA), D. Kawall (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), L. Kelton (Department of Physics and Astronomy, Trinity University, San Antonio, Texas, USA, University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), A. Keshavarzi (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), D. S. Kessler (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), K. S. Khaw (20,21,d), Z. Khechadoorian (Cornell University, Ithaca, New York, USA), B. Kiburg (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Kiburg (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA, North Central College, Naperville, Illinois, USA), O. Kim (33,n), N. Kinnaird (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), E. Kraegeloh (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), J. LaBounty (University of Washington, Seattle, Washington, USA), K. R. Labe (Cornell University, Ithaca, New York, USA), M. Lancaster (Department of Physics and Astronomy, University of Manchester, Manchester, United Kingdom), S. Lee (Center for Axion and Precision Physics), B. Li (20,r), D. Li (20,s), L. Li (20,d), I. Logashenko (4,t), A. Lorente Campos (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), Z. Lu (20,d), A. Lucà (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), G. Lukicov (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), A. Lusiani (10,u), A. L. Lyon (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), B. MacCoy (University of Washington, Seattle, Washington, USA), R. Madrak (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), K. Makino (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), S. Mastroianni (INFN, Sezione di Napoli, Naples, Italy), R. McCarthy (2,v), J. P. Miller (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), S. Miozzi (INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Rome, Italy), B. Mitra (33,w), J. P. Morgan (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), W. M. Morse (Brookhaven National Laboratory, Upton, New York, USA), J. Mott (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), A. Nath (9,e), J. K. Ng (20,21,d), H. Nguyen (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), Y. Oksuzian (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), Z. Omarov (Center for Axion and Precision Physics, Korea Advanced Institute of Science and Technology), W. Osar (Cornell University, Ithaca, New York, USA), R. Osofsky (University of Washington, Seattle, Washington, USA), S. Park (Center for Axion and Precision Physics), G. Pauletta (25,c), J. Peck (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), G. M. Piacentino (24,l), R. N. Pilato (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), K. T. Pitts (27,x), B. Plaster (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), N. Pohlman (Northern Illinois University, DeKalb, Illinois, USA), C. C. Polly (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Počanić (University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA), J. Price (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), B. Quinn (University of Mississippi, University, Mississippi, USA), M. U. H. Qureshi (Institute of Physics and Cluster of Excellence PRISMA++, Johannes Gutenberg University Mainz, Mainz, Germany), G. Rakness (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Ramachandran (1,k), E. Ramberg (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), R. Reimann (14,y), B. L. Roberts (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), D. L. Rubin (Cornell University, Ithaca, New York, USA), M. Sakurai (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), L. Santi (25,c), C. Schlesier (27,z), A. Schreckenberger (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), Y. K. Semertzidis (5,15,aa), A. K. Soha (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Sorbara (11,bb), J. Stapleton (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Still (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), C. Stoughton (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Stratakis (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Stöckinger (Institut für Kern- und Teilchenphysik, Technische Universität Dresden, Dresden, Germany), H. E. Swanson (University of Washington, Seattle, Washington, USA), G. Sweetmore (Department of Physics and Astronomy, University of Manchester, Manchester, United Kingdom), D. A. Sweigart (Cornell University, Ithaca, New York, USA), M. J. Syphers (Northern Illinois University, DeKalb, Illinois, USA), Y. Takeuchi (20,21,d), D. A. Tarazona (Cornell University, Ithaca, New York, USA), T. Teubner (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), A. E. Tewsley-Booth (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), V. Tishchenko (Brookhaven National Laboratory, Upton, New York, USA), N. H. Tran (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), W. Turner (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), E. Valetov (16,cc), D. Vasilkova (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), G. Venanzoni (29,dd), T. Walton (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), A. Weisskopf (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), L. Welty-Rieger (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), P. Winter (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), Y. Wu (1,ee), B. Yu (University of Mississippi, University, Mississippi, USA), M. Yucel (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), E. Zaid (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), Y. Zeng (20,21,d), C. Zhang (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom)

Publicado 2026-08-12

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CC BY 4.0

Autores originales: 2 Collaboration, D. P. Aguillard (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), T. Albahri (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), D. Allspach (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), J. Annala (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), K. Badgley (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Baeßler (University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA), L. Bailey (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), E. Barlas-Yucel (27,a), T. Barrett (Cornell University, Ithaca, New York, USA), E. Barzi (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), F. Bedeschi (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), M. Berz (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), M. Bhattacharya (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), H. P. Binney (University of Washington, Seattle, Washington, USA), P. Bloom (North Central College, Naperville, Illinois, USA), J. Bono (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), E. Bottalico (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), T. Bowcock (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), S. Braun (University of Washington, Seattle, Washington, USA), M. Bressler (31,a), G. Cantatore (12,b), R. M. Carey (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), B. C. K. Casey (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Cauz (25,c), R. Chakraborty (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), A. Chapelain (Cornell University, Ithaca, New York, USA), S. Chappa (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Charity (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), C. Chen (20,21,d), M. Cheng (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), R. Chislett (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), Z. Chu (20,d), T. E. Chupp (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), C. Claessens (University of Washington, Seattle, Washington, USA), F. Confortini (9,e), M. E. Convery (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Corrodi (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), L. Cotrozzi (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), J. D. Crnkovic (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Dabagov (8,f), P. T. Debevec (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), S. Di Falco (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), G. Di Sciascio (INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Rome, Italy), S. Donati (10,g), B. Drendel (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), A. Driutti (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy, University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), M. Eads (Northern Illinois University, DeKalb, Illinois, USA), A. Edmonds (Boston University, Boston, Massachusetts, USA, City University of New York at York College, Jamaica, New York, USA), J. Esquivel (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Farooq (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), R. Fatemi (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), K. Ferraby (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), C. Ferrari (10,h), M. Fertl (Institute of Physics and Cluster of Excellence PRISMA++, Johannes Gutenberg University Mainz, Mainz, Germany), A. T. Fienberg (University of Washington, Seattle, Washington, USA), A. Fioretti (10,h), D. Flay (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), S. B. Foster (2,28,i), H. Friedsam (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), N. S. Froemming (18,j), C. Gabbanini (10,h), I. Gaines (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Ganguly (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), J. George (31,k), L. K. Gibbons (Cornell University, Ithaca, New York, USA), A. Gioiosa (24,l), K. L. Giovanetti (Department of Physics and Astronomy, James Madison University, Harrisonburg, Virginia, USA), P. Girotti (10,m), W. Gohn (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), L. Goodenough (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), T. Gorringe (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), J. Grange (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), S. Grant (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA, Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), F. Gray (19,n), S. Haciomeroglu (5,o), T. Halewood-Leagas (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), D. Hampai (INFN, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy), F. Han (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), J. Hempstead (University of Washington, Seattle, Washington, USA), D. W. Hertzog (University of Washington, Seattle, Washington, USA), G. Hesketh (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), E. Hess (10,p), A. Hibbert (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), Z. Hodge (University of Washington, Seattle, Washington, USA), S. Y. Hoh (20,21,q), K. W. Hong (University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA), R. Hong (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA, University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), T. Hu (20,21,d), Y. Hu (20,d), M. Iacovacci (9,e), M. Incagli (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), S. Israel (Boston University, Boston, Massachusetts, USA, Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), P. Kammel (University of Washington, Seattle, Washington, USA), M. Kargiantoulakis (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Karuza (12,p), J. Kaspar (University of Washington, Seattle, Washington, USA), D. Kawall (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), L. Kelton (Department of Physics and Astronomy, Trinity University, San Antonio, Texas, USA, University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), A. Keshavarzi (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), D. S. Kessler (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), K. S. Khaw (20,21,d), Z. Khechadoorian (Cornell University, Ithaca, New York, USA), B. Kiburg (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Kiburg (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA, North Central College, Naperville, Illinois, USA), O. Kim (33,n), N. Kinnaird (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), E. Kraegeloh (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), J. LaBounty (University of Washington, Seattle, Washington, USA), K. R. Labe (Cornell University, Ithaca, New York, USA), M. Lancaster (Department of Physics and Astronomy, University of Manchester, Manchester, United Kingdom), S. Lee (Center for Axion and Precision Physics), B. Li (20,r), D. Li (20,s), L. Li (20,d), I. Logashenko (4,t), A. Lorente Campos (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), Z. Lu (20,d), A. Lucà (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), G. Lukicov (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), A. Lusiani (10,u), A. L. Lyon (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), B. MacCoy (University of Washington, Seattle, Washington, USA), R. Madrak (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), K. Makino (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), S. Mastroianni (INFN, Sezione di Napoli, Naples, Italy), R. McCarthy (2,v), J. P. Miller (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), S. Miozzi (INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Rome, Italy), B. Mitra (33,w), J. P. Morgan (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), W. M. Morse (Brookhaven National Laboratory, Upton, New York, USA), J. Mott (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), A. Nath (9,e), J. K. Ng (20,21,d), H. Nguyen (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), Y. Oksuzian (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), Z. Omarov (Center for Axion and Precision Physics, Korea Advanced Institute of Science and Technology), W. Osar (Cornell University, Ithaca, New York, USA), R. Osofsky (University of Washington, Seattle, Washington, USA), S. Park (Center for Axion and Precision Physics), G. Pauletta (25,c), J. Peck (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), G. M. Piacentino (24,l), R. N. Pilato (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), K. T. Pitts (27,x), B. Plaster (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), N. Pohlman (Northern Illinois University, DeKalb, Illinois, USA), C. C. Polly (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Počanić (University of Virginia, Charlottesville, Virginia, USA), J. Price (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), B. Quinn (University of Mississippi, University, Mississippi, USA), M. U. H. Qureshi (Institute of Physics and Cluster of Excellence PRISMA++, Johannes Gutenberg University Mainz, Mainz, Germany), G. Rakness (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Ramachandran (1,k), E. Ramberg (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), R. Reimann (14,y), B. L. Roberts (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), D. L. Rubin (Cornell University, Ithaca, New York, USA), M. Sakurai (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), L. Santi (25,c), C. Schlesier (27,z), A. Schreckenberger (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), Y. K. Semertzidis (5,15,aa), A. K. Soha (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Sorbara (11,bb), J. Stapleton (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Still (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), C. Stoughton (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Stratakis (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Stöckinger (Institut für Kern- und Teilchenphysik, Technische Universität Dresden, Dresden, Germany), H. E. Swanson (University of Washington, Seattle, Washington, USA), G. Sweetmore (Department of Physics and Astronomy, University of Manchester, Manchester, United Kingdom), D. A. Sweigart (Cornell University, Ithaca, New York, USA), M. J. Syphers (Northern Illinois University, DeKalb, Illinois, USA), Y. Takeuchi (20,21,d), D. A. Tarazona (Cornell University, Ithaca, New York, USA), T. Teubner (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), A. E. Tewsley-Booth (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), V. Tishchenko (Brookhaven National Laboratory, Upton, New York, USA), N. H. Tran (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), W. Turner (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), E. Valetov (16,cc), D. Vasilkova (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), G. Venanzoni (29,dd), T. Walton (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), A. Weisskopf (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), L. Welty-Rieger (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), P. Winter (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), Y. Wu (1,ee), B. Yu (University of Mississippi, University, Mississippi, USA), M. Yucel (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), E. Zaid (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), Y. Zeng (20,21,d), C. Zhang (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom)

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

La historia del detective cósmico: En busca de una inclinación diminuta

Imagine el universo como una gigantesca e invisible pista de baile donde cada partícula tiene su propio ritmo único. Durante décadas, los físicos han intentado comprender por qué el universo está compuesto principalmente de materia, con muy poca antimateria restante. Según las mejores reglas que poseemos (el Modelo Estándar), la materia y la antimateria deberían haberse creado en cantidades iguales y luego haberse aniquilado entre sí, sin dejar nada atrás. Pero aquí estamos, lo que significa que algo tuvo que haber inclinado la balanza.

Para encontrar al culpable, los científicos buscan la "ruptura de simetría". Piense en un trompo girando perfectamente. Si gira erguido de forma perfecta, se ve igual desde cualquier ángulo. Pero si tambalea o se inclina, esa simetría se rompe. En el mundo de las partículas subatómicas, hay dos formas principales en las que una partícula puede "tambalearse": puede tener un momento dipolar magnético (como un diminuto imán de barra) o un momento dipolar eléctrico (EDM). El magnético es como la aguja de una brújula; sabemos que existe. El eléctrico, sin embargo, es el fantasma en la máquina. Si una partícula tiene un EDM, significa que sus cargas positiva y negativa están ligeramente separadas, creando una diminuta "inclinación" eléctrica que viola las reglas de la simetría del tiempo y el espacio. Encontrar esta inclinación sería como descubrir un ingrediente secreto en la receta cósmica que explique por qué existimos. Pero hasta ahora, este ingrediente ha sido increíblemente difícil de hallar, escondiéndose en las sombras de nuestros experimentos más sensibles.

La búsqueda de la inclinación invisible

En este último capítulo de la caza, la Colaboración Muon g-2 en Fermilab ha echado un nuevo vistazo al muón, un primo pesado del electrón. Querían ver si el muón posee este elusivo momento dipolar eléctrico. Imagine un muón como un diminuto y ultrarrápido giroscopio girando dentro de una gigantesca pista de carreras magnética. Mientras recorre la pista, su giro suele tambalearse en un círculo horizontal predecible, como un trompo que precesa sobre una mesa.

La gran idea del equipo fue simple pero ingeniosa: si el muón tuviera un momento dipolar eléctrico, las fuerzas eléctricas dentro del laboratorio empujarían su "separación de carga eléctrica", causando que su eje de giro se incline ligeramente hacia arriba o hacia abajo, fuera de la pista plana. Es como si estuvieras haciendo girar un trompo sobre una mesa y alguien soplara suavemente desde un lado, haciendo que el trompo se inclinara. Los investigadores no buscaron la inclinación directamente; en su lugar, observaron a los muones mientras decaían en positrones (anti-electrones). Debido a la forma en que los muones decaen, los positrones salen disparados en una dirección específica relativa al giro del muón. Si el giro está inclinado, los positrones volarán, en promedio, con un ángulo vertical ligeramente diferente al esperado.

El equipo analizó datos de 2019 y 2020, rastreando miles de millones de estos eventos de decaimiento. Utilizaron un conjunto especial de "rastreadores de paja" (straw trackers)—esencialmente un anillo de tubos huecos que actúan como ojos de alta tecnología para captar los positrones y medir sus trayectorias con una precisión increíble. Al medir el ángulo vertical promedio de estos positrones a lo largo del tiempo, pudieron ver si había un tambaleo rítmico que coincidiera con la firma de un momento dipolar eléctrico.

El resultado: Un giro muy plano

Después de procesar los números y realizar un riguroso proceso para asegurar que ningún error oculto estuviera sesgando los resultados, la respuesta llegó: el muón no se inclinó. Los datos mostraron que el ángulo vertical promedio de los positrones era consistente con una inclinación cero. El valor medido para el momento dipolar eléctrico del muón es $d_\mu = (-0.35 \pm 0.19_{\text{stat}} \pm 0.34_{\text{sys}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ .

Debido a que este número es muy cercano a cero y el rango de incertidumbre incluye el cero, el equipo concluyó que no encontraron un momento dipolar eléctrico permanente. En su lugar, establecieron un nuevo y más estricto límite sobre qué tan grande podría ser. Declararon que, con un 95% de confianza, el momento dipolar eléctrico del muón es menor que $1.10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ .

Esta es una mejora significativa respecto al límite anterior más estricto del Laboratorio Nacional de Brookhaven, estrechando la red por un factor de 1.5. Aunque este resultado no revela el "ingrediente secreto" que explica el desequilibrio entre materia y antimateria, sí descarta una amplia gama de teorías que predecían una inclinación mayor. Los autores señalan que este resultado está limitado por incertidumbres sistemáticas—específicamente, qué tan perfectamente estaban alineados los detectores de seguimiento. Esperan que, con más datos de futuras ejecuciones, puedan alinear los detectores aún mejor y presionar este límite aún más bajo, continuando la búsqueda de ese diminuto, determinante tambaleo universal.

Resumen Técnico: Un Límite Directo Mejorado sobre el Momento Dipolar Eléctrico del Muón

Problema y Motivación
La asimetría observada entre materia y antimateria en el universo no puede explicarse mediante las fuentes conocidas de violación de la simetría carga-paridad (CP) dentro del Modelo Estándar (SM) [1, 2]. Los momentos dipolares eléctricos (EDM) violan tanto la paridad (P) como la simetría de inversión temporal (T); bajo el supuesto de la conservación de la simetría CPT, un EDM no nulo implica una violación de la simetría CP. Aunque todavía no se ha observado que ninguna partícula fundamental o estado ligado (como el neutrón) posea un EDM [3–5], la predicción del SM para el EDM del muón es insignificante ( $O(10^{-38})$ e·cm) [6]. Los límites indirectos derivados de las mediciones del EDM del electrón o de las interacciones de bucle de muones en núcleos dependen de supuestos (como la violación mínima de sabor) que podrían no cumplirse en la física más allá del Modelo Estándar (BSM) [7–10]. En consecuencia, una medición directa del EDM del muón es crítica. Un resultado inconsistente con cero cerca de los límites experimentales actuales contradiría el SM y restringiría las teorías BSM [13, 14].

Metodología
Este análisis utiliza datos del experimento Muon $g-2$ de Fermilab recolectados entre 2019 y 2020 (Run-2, Run-3a y Run-3b). El experimento emplea un haz de muones positivos altamente polarizados inyectados en un anillo de almacenamiento superferrico de 1.45 T con un "momento mágico" de 3.094 GeV/c, donde la contribución del campo eléctrico al precesión del espín desaparece.

Principio de Medición: En presencia de un EDM no nulo ( $d_\mu$ ), se ejerce un torque sobre el espín del muón, inclinando el plano de precesión del espín fuera del plano horizontal. Esta inclinación ( $\delta$ ) induce una oscilación en el ángulo de decaimiento vertical promedio ( $\langle \theta_y \rangle$ ) de los positrones de los decaimientos de los muones. Esta oscilación ocurre a la frecuencia de precesión anómala ( $\omega_a$ ) pero está desfasada $\pi/2$ respecto a la oscilación estándar de la precesión del espín.
Detección: El análisis se basa en estaciones de rastreo de pajillas (straw trackers) en vacío (S12 y S18) para medir las trayectorias de los positrones de decaimiento. El conjunto de datos comprende $2.34 \times 10^9$ positrones detectados dentro de una ventana de tiempo específica (26.2 a 602.4 $\mu$ s después de la inyección).
Estrategia de Análisis: El ángulo de decaimiento vertical $\langle \theta_y \rangle$ se clasifica módulo el periodo de precesión. Los datos se ajustan a una función que contiene componentes en fase ( $C_a$ ) y fuera de fase ( $S_a$ ) respecto a la precesión anómala. La amplitud $S_a$ es directamente proporcional al EDM.
Correcciones y Sistemáticas:
- Factores R: La amplitud medida se corrige por el factor de Lorentz ( $R_\gamma$ ), la polarización del haz ( $R_P$ ), la dispersión del ángulo de decaimiento dependiente del momento ( $R_{e^+}$ ) y la aceptación del detector ( $R_{acc}$ ).
- Cegamiento (Blinding): El análisis fue cegado mediante la inyección de una señal de oscilación desconocida. Una verificación inicial de "descegamiento suave" reveló una discrepancia, lo que provocó una revisión interna que identificó una desalineación vertical de los rastreadores e incertidumbres en el campo magnético longitudinal.
- Señales tipo EDM: Se aplicaron correcciones para señales falsas derivadas de la desalineación vertical de los rastreadores (que altera la posición vertical media) y de los componentes radiales del campo magnético (que inducen una inclinación en el sistema de reposo). También se utilizó una medición del campo magnético longitudinal para asignar una incertidumbre.

Contribuciones Clave y Resultados
El artículo presenta un nuevo límite directo sobre el EDM del muón basado en el análisis combinado de 48 mediciones independientes (a través de tres corridas, dos estaciones y ocho contenedores de momento).

Resultado Final: La medición combinada arroja un EDM del muón de:
$d_\mu = (-0.35 \pm 0.19_{\text{stat}} \pm 0.34_{\text{sys}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$
Este resultado es consistente con cero.
Límites: Basándose en el procedimiento de Feldman-Cousins, el artículo establece un límite superior de un solo lado de:
$|d_\mu| < 1.10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{al 95\% CL}$
$|d_\mu| < 0.98 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{al 90\% CL}$
Desglose de Incertidumbre: El resultado está limitado por sistemáticas. La fuente dominante de incertidumbre sistemática (3.12 $\times 10^{-20}$ e·cm) proviene de la corrección por la alineación vertical de los rastreadores. Otras contribuciones significativas incluyen la alineación de la reconstrucción de trayectoria y el acoplamiento de la dinámica del haz con la aceptación. La incertidumbre estadística es de 1.87 $\times 10^{-20}$ e·cm.
Comparación: La incertidumbre total de este resultado es un factor de 2.3 menor que el mejor límite directo previo del experimento Brookhaven National Laboratory (BNL E821) ( $|d_\mu| < 1.8 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ ).

Significancia
El artículo afirma que este resultado establece un nuevo límite directo sobre el EDM del muón, mejorando el límite previo de nivel de confianza del 95% por un factor de 1.5. Los autores señalan que el resultado actual está limitado por incertidumbres sistemáticas, específicamente la determinación de la alineación vertical. Afirman que esta incertidumbre es estadísticamente limitada y se espera que mejore significativamente cuando se incluya el conjunto completo de datos de las corridas futuras (Runs 4, 5 y 6), que proporcionarán 2.5 veces las estadísticas presentadas en este análisis. La medición sigue siendo consistente con la predicción del Modelo Estándar y proporciona una restricción estricta para las teorías BSM.

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