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Final Report on the Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment at Fermilab to 127 ppb

L'expérience Muon g-2 du Fermilab présente sa mesure finale du moment magnétique anomal du muon positif en utilisant les données de 2021 à 2023, atteignant une précision de 127 ppb et établissant une nouvelle moyenne mondiale expérimentale qui continue de montrer un écart significatif avec les prédictions du Modèle Standard.

Auteurs originaux : 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 (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), 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 (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), G. Cantatore (INFN, Sezione di Trieste, Trieste, Italy), R. M. Carey (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), B. C. K. Casey (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Cauz (Università di Udine, Udine, Italy), 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), 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 (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), T. E. Chupp (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), C. Claessens (University of Washington, Seattle, Washington, USA), F. Confortini (INFN, Sezione di Napoli, Naples, Italy), 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 (INFN, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy), 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 (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), 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 (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), 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 (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), D. Flay (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), S. B. Foster (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA, Boston University, Boston, Massachusetts, USA), H. Friedsam (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), N. S. Froemming (Northern Illinois University, DeKalb, Illinois, USA), C. Gabbanini (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), I. Gaines (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Ganguly (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), J. George (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), L. K. Gibbons (Cornell University, Ithaca, New York, USA), A. Gioiosa (Università del Molise, Campobasso, Italy), K. L. Giovanetti (Department of Physics and Astronomy, James Madison University, Harrisonburg, Virginia, USA), P. Girotti (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), 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 (Regis University, Denver, Colorado, USA), S. Haciomeroglu (Center for Axion and Precision Physics), 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 (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), A. Hibbert (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), Z. Hodge (University of Washington, Seattle, Washington, USA), S. Y. Hoh (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), Y. Hu (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), M. Iacovacci (INFN, Sezione di Napoli, Naples, Italy), 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 (INFN, Sezione di Trieste, Trieste, Italy), J. Kaspar (University of Washington, Seattle, Washington, USA), D. Kawall (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), L. Kelton (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA, Department of Physics and Astronomy, Trinity University, San Antonio, Texas, 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), 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 (University of Mississippi, University, Mississippi, USA), 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 (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), D. Li (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), L. Li (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), I. Logashenko (Budker Institute of Nuclear Physics, Novosibirsk, Russia), A. Lorente Campos (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), Z. Lu (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), A. Lucà (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), G. Lukicov (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), A. Lusiani (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), 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 (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), J. P. Miller (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), S. Miozzi (INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Rome, Italy), B. Mitra (University of Mississippi, University, Mississippi, USA), 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 (INFN, Sezione di Napoli, Naples, Italy), J. K. Ng (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), H. Nguyen (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), Y. Oksuzian (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), Z. Omarov (Korea Advanced Institute of Science and Technology, Center for Axion and Precision Physics), 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 (Università di Udine, Udine, Italy), J. Peck (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), G. M. Piacentino (Università del Molise, Campobasso, Italy), R. N. Pilato (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), K. T. Pitts (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), 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 (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), E. Ramberg (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), R. Reimann (Institute of Physics and Cluster of Excellence PRISMA++, Johannes Gutenberg University Mainz, Mainz, Germany), 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 (Università di Udine, Udine, Italy), C. Schlesier (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), A. Schreckenberger (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), Y. K. Semertzidis (Center for Axion and Precision Physics, Korea Advanced Institute of Science and Technology), A. K. Soha (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Sorbara (INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Rome, Italy), 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), 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 (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), D. Vasilkova (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), G. Venanzoni (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), 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 (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), C. Zhang (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom)

Publié 2026-06-17

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CC BY 4.0

Auteurs originaux : 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 (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), 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 (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), G. Cantatore (INFN, Sezione di Trieste, Trieste, Italy), R. M. Carey (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), B. C. K. Casey (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), D. Cauz (Università di Udine, Udine, Italy), 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), 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 (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), T. E. Chupp (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, USA), C. Claessens (University of Washington, Seattle, Washington, USA), F. Confortini (INFN, Sezione di Napoli, Naples, Italy), 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 (INFN, Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy), 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 (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), 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 (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), 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 (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), D. Flay (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), S. B. Foster (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA, Boston University, Boston, Massachusetts, USA), H. Friedsam (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), N. S. Froemming (Northern Illinois University, DeKalb, Illinois, USA), C. Gabbanini (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), I. Gaines (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), S. Ganguly (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), J. George (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), L. K. Gibbons (Cornell University, Ithaca, New York, USA), A. Gioiosa (Università del Molise, Campobasso, Italy), K. L. Giovanetti (Department of Physics and Astronomy, James Madison University, Harrisonburg, Virginia, USA), P. Girotti (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), 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 (Regis University, Denver, Colorado, USA), S. Haciomeroglu (Center for Axion and Precision Physics), 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 (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), A. Hibbert (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), Z. Hodge (University of Washington, Seattle, Washington, USA), S. Y. Hoh (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), Y. Hu (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), M. Iacovacci (INFN, Sezione di Napoli, Naples, Italy), 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 (INFN, Sezione di Trieste, Trieste, Italy), J. Kaspar (University of Washington, Seattle, Washington, USA), D. Kawall (Department of Physics, University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), L. Kelton (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA, Department of Physics and Astronomy, Trinity University, San Antonio, Texas, 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), 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 (University of Mississippi, University, Mississippi, USA), 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 (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), D. Li (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), L. Li (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), I. Logashenko (Budker Institute of Nuclear Physics, Novosibirsk, Russia), A. Lorente Campos (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), Z. Lu (School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), A. Lucà (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), G. Lukicov (Department of Physics and Astronomy, University College London, London, United Kingdom), A. Lusiani (INFN, Sezione di Pisa, Pisa, Italy), 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 (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), J. P. Miller (Boston University, Boston, Massachusetts, USA), S. Miozzi (INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Rome, Italy), B. Mitra (University of Mississippi, University, Mississippi, USA), 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 (INFN, Sezione di Napoli, Naples, Italy), J. K. Ng (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), H. Nguyen (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), Y. Oksuzian (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), Z. Omarov (Korea Advanced Institute of Science and Technology, Center for Axion and Precision Physics), 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 (Università di Udine, Udine, Italy), J. Peck (University of Kentucky, Lexington, Kentucky, USA), G. M. Piacentino (Università del Molise, Campobasso, Italy), R. N. Pilato (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), K. T. Pitts (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), 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 (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), E. Ramberg (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), R. Reimann (Institute of Physics and Cluster of Excellence PRISMA++, Johannes Gutenberg University Mainz, Mainz, Germany), 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 (Università di Udine, Udine, Italy), C. Schlesier (University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, Illinois, USA), A. Schreckenberger (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), Y. K. Semertzidis (Center for Axion and Precision Physics, Korea Advanced Institute of Science and Technology), A. K. Soha (Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia, Illinois, USA), M. Sorbara (INFN, Sezione di Roma Tor Vergata, Rome, Italy), 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), 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 (Michigan State University, East Lansing, Michigan, USA), D. Vasilkova (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), G. Venanzoni (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom), 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 (Argonne National Laboratory, Lemont, Illinois, USA), 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 (Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China, School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China), C. Zhang (University of Liverpool, Liverpool, United Kingdom)

Article original sous licence CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Ceci est une explication générée par l'IA de l'article ci-dessous. Elle n'a pas été rédigée ni approuvée par les auteurs. Pour une précision technique, consultez l'article original. Lire la clause de non-responsabilité complète

Imaginez que l'univers soit un immense livre de règles invisible appelé le Modèle Standard. Depuis des décennies, les physiciens tentent de lire chaque page de ce livre pour comprendre comment se comportent les plus petites particules de l'existence. L'un des personnages les plus importants de cette histoire est le muon, une particule qui est essentiellement une cousine lourde et instable de l'électron.

Ce document est le rapport final d'une expérience massive menée au Fermilab (un gigantesque accélérateur de particules dans l'Illinois) qui a mesuré la « personnalité magnétique » du muon avec une précision sans précédent. Voici ce qu'ils ont trouvé, expliqué simplement.

Le muon comme un toupie

Ne voyez pas le muon seulement comme une petite bille, mais comme une toupie dotée d'un minuscule aimant attaché à elle. Parce qu'il possède une charge et un spin, il agit comme un minuscule aimant en forme de barre.

Selon le « livre de règles » (le Modèle Standard), si vous placez cette toupie dans un champ magnétique, elle devrait osciller (précesser) à une vitesse très spécifique et prévisible. Les scientifiques appellent cela le facteur g. Pour une toupie parfaite et simple, les mathématiques disent qu'elle devrait osciller exactement à 2.

Cependant, la physique quantique nous dit que le vide de l'espace n'est pas vide. C'est une soupe bouillonnante de « particules virtuelles » qui apparaissent et disparaissent de l'existence. Ces particules virtuelles interagissent avec le muon, modifiant légèrement sa façon d'osciller. Ce changement infime est appelé le moment magnétique anomal (ou « l'anomalie »). C'est comme si la toupie oscillait légèrement plus vite ou plus lentement que ce que prévoyait le livre de règles parce qu'elle heurte des fantômes invisibles dans la pièce.

L'expérience : Une piste de course cosmique

Pour mesurer cette infime oscillation, les scientifiques ont construit un anneau de stockage, qui est essentiellement une piste de course géante et super stable composée d'aimants.

Les coureurs : Ils ont projeté des millions de muons dans cet anneau.
La piste : Les muons tournaient autour de l'anneau à une vitesse proche de celle de la lumière, maintenus en place par un champ magnétique parfaitement uniforme.
La ligne d'arrivée : Tandis que les muons tournaient, ils finissaient par se désintégrer (mourir), projetant des particules de haute énergie appelées positrons. En comptant ces positrons au fil du temps, les scientifiques pouvaient percevoir le rythme de l'oscillation du muon.

C'est comme essayer de mesurer l'oscillation d'une toupie en écoutant le son qu'elle produit lorsqu'elle ralentit. Plus les « clics » (positrons) sont forts et fréquents, plus ils pouvaient entendre le rythme.

Le défi : Une symphonie de bruit

Mesurer cette oscillation est incroyablement difficile car la « piste » n'est pas parfaitement lisse et la « toupie » n'est pas parfaitement stable.

Le tremblement : Les muons ne se contentent pas de tourner parfaitement ; ils oscillent de haut en bas et de gauche à droite (comme une voiture qui dévie légèrement en roulant en ligne droite).
Le bruit : Les détecteurs qui capturent les positrons ont leurs propres particularités, comme un microphone qui devient légèrement moins sensible à mesure que la batterie se décharge.
Les fantômes : Le champ magnétique n'est pas parfaitement statique ; il présente de minuscules ondulations causées par le fonctionnement des machines.

Pour obtenir la réponse, l'équipe a dû construire un modèle mathématique extrêmement complexe pour soustraire tout ce « bruit » et ces « tremblements » afin d'entendre la pure oscillation du muon. Ils ont fait appel à six équipes différentes de scientifiques, utilisant chacune des méthodes différentes pour analyser les données, afin de s'assurer qu'elles ne commettaient pas toutes la même erreur. C'est comme si six chefs différents goûtaient une soupe pour s'assurer que le niveau de sel est correct.

Le résultat : Une fissure dans le livre de règles ?

Après avoir analysé les données collectées de 2021 à 2023 (ce qui représente 2,5 fois plus de données que leurs tentatives précédentes), ils ont calculé la valeur de l'oscillation du muon avec une précision de 127 parties par milliard. C'est comme mesurer la distance entre la Terre et la Lune avec une erreur de moins de la largeur d'un cheveu humain.

La grande découverte :
La valeur qu'ils ont mesurée ne correspond pas à la valeur prédite par le Modèle Standard.

La prédiction : Le livre de règles dit que l'oscillation devrait être X.
La réalité : L'expérience dit que l'oscillation est Y.
L'écart : La différence est d'environ 4 à 5 écarts-types. Dans le monde de la physique, c'est un « cri ». Cela signifie qu'il y a une probabilité très élevée que le livre de règles ait oublié un chapitre.

Qu'est-ce que cela signifie ?

Le document conclut que le Modèle Standard est probablement incomplet. Les « fantômes invisibles » (particules virtuelles) qui interagissent avec le muon pourraient inclure de nouvelles particules encore inconnues que le livre de règles actuel ne connaît pas.

Voyez cela ainsi : pendant des années, nous avons pensé que l'univers était un puzzle de 1 000 pièces. Nous avions une image de ce à quoi le puzzle terminé devrait ressembler. Mais quand nous avons réellement assemblé les pièces, nous avons trouvé que quelques pièces ne correspondaient pas à l'image. Cette expérience confirme que ces pièces sont bel et bien là, suggérant qu'il existe de nouvelles pièces du puzzle (une nouvelle physique) qui attendent d'être découvertes.

Résumé

Ce document est la mesure la plus précise de l'oscillation magnétique du muon à ce jour. Il confirme un mystère de longue date : le muon se comporte légèrement différemment de ce que prédisent nos meilleures théories actuelles. Ce n'est pas une erreur de calcul ; c'est le signal que la nature est plus complexe et plus intéressante que nous ne le pensions, laissant présager l'existence de nouvelles particules ou de nouvelles forces que nous n'avons pas encore découvertes.

Résumé technique : Rapport final sur la mesure du moment magnétique anomal du muon positif à Fermilab à 127 ppb

Problématique et motivation
La mesure du moment magnétique du muon, plus précisément le moment magnétique anomal $a_\mu = (g_\mu - 2)/2$ , constitue un test de précision critique du Modèle Standard (SM) de la physique des particules. Alors que l'anomalie de l'électron est dominée par l'électrodynamique quantique (QED) et utilisée pour déterminer la constante de structure fine, la masse plus importante du muon ( $m_\mu \approx 207 m_e$ ) augmente sa sensibilité à la physique au-delà du Modèle Standard (BSM) par un facteur $m_\mu^2/m_e^2 \approx 43\,000$ . Les mesures précédentes, notamment l'expérience E821 du Laboratoire National de Brookhaven (BNL), ont révélé une tension avec les prédictions du SM qui a atteint environ 3,5 écarts-types avec l'amélioration des calculs théoriques. L'expérience Muon $g-2$ au Laboratoire National de Fermi (FNAL) a été conçue pour améliorer la précision expérimentale d'un facteur quatre par rapport à BNL afin de fournir une déclaration concluante sur ces indices de nouvelle physique.

Méthodologie
L'expérience mesure $a_\mu$ en stockant des muons positifs polarisés avec une « impulsion magique » de 3,094 GeV/c ( $\gamma = 29,3$ ) dans un champ magnétique vertical ( $\vec{B}$ ) hautement uniforme. À cette impulsion, le terme de focalisation du champ électrique dans l'équation de précession de spin s'annule au premier ordre. La fréquence de précession anomale $\omega_a$ est déterminée à partir de la distribution temporelle des positrons de désintégration, tandis que l'intensité du champ magnétique est caractérisée par la fréquence de Larmor des protons blindés, $\omega'_p$ . L'anomalie est dérivée du rapport $R'_\mu = \omega_a / \omega'_p$ , combiné à des constantes précisément connues.

L'analyse utilise des données collectées de 2018 à 2023 sur six périodes de fonctionnement (Run-1 à Run-6). Le rapport final se concentre sur l'ensemble de données Run-4/5/6, qui comprend environ 70 % de la statistique totale (soit plus de 2,5 fois la statistique des résultats précédents). Les composantes méthodologiques clés incluent :

Reconstruction des positrons et détermination de $\omega_a$ : Les positrons de désintégration sont détectés par 24 calorimètres électromagnétiques. L'analyse emploie quatre méthodes de reconstruction distinctes (Local I, Local II, Global et Energy Flow) et dix variations de stratégies d'ajustement pour extraire $\omega_a$ . Ces méthodes utilisent différentes approches pour traiter l'empilement (pileup), la dynamique du faisceau et les variations de gain. Les données sont en aveugle matériel (hardware-blinded) et analysées par des équipes indépendantes pour garantir la robustesse.
Corrections de la dynamique du faisceau : La fréquence mesurée $\omega^m_a$ $ω_{a}^{m}$ nécessite des corrections pour les comportements non idéaux du faisceau. Des améliorations significatives pour Run-4/5/6 incluent la mise en service d'un système de radiofréquence (RF) sur les quadrupoles électrostatiques (ESQ) pour amortir les oscillations bêta-troniques cohérentes (CBO). Les corrections sont appliquées pour :
- Le champ électrique ( $C_e$ ) : tenant compte des écarts de dispersion de l'impulsion par rapport à l'impulsion magique.
- Le pitch ( $C_p$ ) : corrigeant les oscillations bêta-troniques verticales.
- L'ensemble variant dans le temps : corrections pour la phase d'acceptation ( $C_{pa}$ ), la désintégration différentielle ( $C_{dd}$ ) et la perte de muons ( $C_{ml}$ ).
Mesure du champ magnétique ( $\omega_p$ ) : Le champ est cartographié à l'aide d'un chariot mobile doté de 17 sondes de résonance magnétique nucléaire (RMN) et surveillé par environ 400 sondes RMN fixes. Une chaîne de calibration rigoureuse relie les sondes du chariot à un échantillon d'eau sphérique à une température de référence de 25 °C, mise à jour pour s'aligner sur les recommandations du CODATA 2022. Des corrections sont appliquées pour les effets spécifiques aux sondes, les facteurs environnementaux (ex: images magnétiques, oxygène) et les champs transitoires provenant des kickers et des ESQ.

Contributions et améliorations clés
Ce rapport détaille la mesure finale utilisant l'ensemble complet des données Run-4/5/6, introduisant plusieurs avancées techniques par rapport aux résultats précédents :

Fonctionnement du système RF : L'implémentation de champs RF horizontaux et verticaux sur les ESQ a réduit les amplitudes de CBO et les pertes de muons d'un facteur cinq, diminuant considérablement les incertitudes systématiques liées à la dynamique du faisceau.
Analyse améliorée de la distribution d'impulsion : La correction du champ électrique ( $C_e$ ) a été affinée à l'aide d'une nouvelle analyse de rotation rapide basée sur $\chi^2$ qui prend en compte les corrélations temps-impulsion, ainsi qu'une analyse de suivi des positrons validée par un détecteur de fibres scintillantes minimalement intrusif (MiniSciFi).
Correction de la désintégration différentielle : L'analyse combine les composantes d'injection directe et transverse en un seul terme d'injection évalué par simulation, traitant les mélanges complexes lors du processus d'injection.
Mises à jour de la calibration : La calibration du champ magnétique a adopté une température de référence de 25 °C et a inclus des vérifications croisées approfondies avec des sondes de calibration J-PARC et une sonde RMN à base d' $^3$ He, conduisant à une inflation des incertitudes dans certains termes de vérification croisée pour assurer la cohérence.
Aveuglement et vérifications : L'analyse a utilisé une approche multi-équipe avec des décalages d'aveuglement indépendants et des tests de clôture étendus, incluant l'échange d'histogrammes et des scans de stabilité du temps de départ, pour valider la robustesse des résultats.

Résultats
La mesure finale produit les valeurs suivantes pour le moment magnétique anomal du muon positif :

Ensemble de données Run-4/5/6 : $a_\mu = 116\,592\,0710(162) \times 10^{-12}$ (139 ppb).
Combiné avec les résultats précédents : En combinant avec les données Run-1 et Run-2/3, le résultat est $a_\mu = 116\,592\,0705(148) \times 10^{-12}$ (127 ppb).
Moyenne mondiale expérimentale : La nouvelle moyenne mondiale expérimentale, dominée par les mesures de FNAL, est $a_\mu^{\text{Exp}} = 116\,592\,0715(145) \times 10^{-12}$ (124 ppb).
L'incertitude totale est réduite à 127 ppb, dépassant l'objectif de conception de l'expérience de 10 %. L'incertitude statistique est de 98 ppb et l'incertitude systématique totale est de 78 ppb.

Signification
L'article affirme que ce résultat constitue la mesure la plus précise du moment magnétique anomal du muon à ce jour. La précision atteinte et la stabilité du résultat expérimental au fil des décennies servent de référence fondamentale pour toute extension future du Modèle Standard. Le rapport souligne que la cohérence du résultat à travers différents ensembles de données, méthodes de reconstruction et conditions de faisceau valide la technique expérimentale et le traitement rigoureux des incertitudes systématiques. L'article conclut en notant que cette mesure, combinée aux efforts de la Muon $g-2$ Theory Initiative, continue de tester l'exhaustivité du Modèle Standard, bien que la comparaison spécifique avec la théorie et la tension résultante soient discutées dans une section séparée du rapport plutôt que comme une revendication primaire de ce document de mesure.