⚛️ nuclear experiments

An improved direct limit on the muon electric dipole moment

En utilisant les données de l'expérience Muon g-2 du Fermilab collectées entre 2019 et 2020, les chercheurs ont établi une nouvelle limite directe de niveau de confiance de 95 % sur le moment dipolaire électrique du muon de $|d_\mu|<1,10\times10^{-19}~e\cdot\text{cm}$ , trouvant la valeur mesurée cohérente avec zéro.

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 (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)

Publié 2026-08-12

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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 (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)

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

L'histoire d'un détective cosmique : À la recherche d'une infime inclinaison

Imaginez l'univers comme une gigantesque piste de danse invisible où chaque particule possède son propre rythme unique. Depuis des décennies, les physiciens tentent de comprendre pourquoi l'univers est principalement composé de matière, avec très peu d'antimatière restante. Selon les meilleures règles dont nous disposons (le Modèle Standard), la matière et l'antimatière auraient dû être créées en quantités égales puis s'annihiler mutuellement, ne laissant rien derrière elles. Pourtant, nous sommes là, ce qui signifie que quelque chose a dû faire pencher la balance.

Pour trouver le coupable, les scientifiques recherchent une « rupture de symétrie ». Pensez à une toupie tournant parfaitement droite. Si elle tourne parfaitement verticale, elle semble identique sous tous les angles. Mais si elle vacille ou s'incline, cette symétrie est rompue. Dans le monde des particules subatomiques, il existe deux manières principales pour une particule de « vaciller » : elle peut posséder un moment dipolaire magnétique (comme un minuscule aimant en barre) ou un moment dipolaire électrique (EDM). Le magnétique est comme une aiguille de boussole ; nous savons qu'il existe. L'électrique, en revanche, est le fantôme dans la machine. Si une particule possède un EDM, cela signifie que ses charges positives et négatives sont légèrement séparées, créant une minuscule « inclinaison » électrique qui viole les règles de symétrie du temps et de l'espace. Trouver cette inclinaison reviendrait à découvrir un ingrédient secret dans la recette cosmique qui expliquerait notre existence. Mais jusqu'à présent, cet ingrédient s'est avéré incroyablement difficile à trouver, se cachant dans l'ombre de nos expériences les plus sensibles.

La recherche de l'inclinaison invisible

Dans ce dernier chapitre de la traque, la collaboration Muon g-2 du Fermilab a jeté un nouveau regard sur le muon, un cousin lourd de l'électron. Ils voulaient voir si le muon possède cet insaisissable moment dipolaire électrique. Imaginez le muon comme un minuscule gyroscope hyperrapide tournant à l'intérieur d'une piste de course magnétique géante. Tandis qu'il file à toute allure, son spin oscille généralement selon un cercle horizontal prévisible, comme une toupie précessant sur une table.

L'idée géniale de l'équipe était simple mais ingénieuse : si le muon possède un moment dipolaire électrique, les forces électriques à l'intérieur du laboratoire exerceraient une pression sur sa « séparation de charge électrique », provoquant une légère inclinaison de son axe de spin vers le haut ou vers le bas, hors de la piste plate. C'est comme si vous faisiez tourner une toupie sur une table et que quelqu'un soufflait doucement de l'air sur le côté, faisant pencher la toupie. Les chercheurs ne cherchaient pas l'inclinaison directement ; au lieu de cela, ils ont observé les muons lorsqu'ils se désintègrent en positrons (anti-électrons). En raison de la manière dont les muons se désintègrent, les positrons sont projetés dans une direction spécifique par rapport au spin du muon. Si le spin est incliné, les positrons voleront, en moyenne, selon un angle vertical légèrement différent de celui attendu.

L'équipe a analysé les données de 2019 et 2020, suivant des milliards de ces événements de désintégration. Ils ont utilisé un ensemble spécial de « traqueurs à paille » (straw trackers) — essentiellement un anneau de tubes creux qui agissent comme des yeux de haute technologie pour capturer les positrons et mesurer leurs trajectoires avec une précision incroyable. En mesurant l'angle vertical moyen de ces positrons au fil du temps, ils pouvaient voir s'il y avait un vacillement rythmique correspondant à la signature d'un moment dipolaire électrique.

Le résultat : Un spin très plat

Après avoir analysé les chiffres et suivi un processus rigoureux pour s'assurer qu'aucune erreur cachée ne faussait les résultats, la réponse est tombée : le muon ne s'est pas incliné. Les données ont montré que l'angle vertical moyen des positrons était cohérent avec une inclinaison nulle. La valeur mesurée pour le moment dipolaire électrique du muon est $d_\mu = (-0,35 \pm 0,19_{\text{stat}} \pm 0,34_{\text{sys}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ .

Comme ce nombre est très proche de zéro et que l'intervalle d'incertitude inclut zéro, l'équipe a conclu qu'elle n'avait pas trouvé de moment dipolaire électrique permanent. Au lieu de cela, elle a établi une nouvelle limite plus stricte sur la taille que celui-ci pourrait potentiellement atteindre. Ils ont déclaré qu'avec une confiance de 95 %, le moment dipolaire électrique du muon est inférieur à $1,10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ .

Il s'agit d'une amélioration significative par rapport à la précédente meilleure limite établie par le Brookhaven National Laboratory, resserrant le filet de sécurité d'un facteur 1,5. Bien que ce résultat ne révèle pas l'« ingrédient secret » expliquant le déséquilibre matière-antimatière, il élimine une large gamme de théories qui prédisaient une inclinaison plus importante. Les auteurs notent que ce résultat est limité par les incertitudes systématiques — spécifiquement, la perfection de l'alignement des détecteurs de trajectoire. Ils s'attendent à ce qu'avec davantage de données issues des futures séries d'expériences, ils puissent aligner encore mieux les détecteurs et abaisser davantage cette limite, poursuivant ainsi la recherche de ce minuscule vacillement qui définit l'univers.

Résumé technique : Une limite directe améliorée sur le moment dipolaire électrique du muon

Problème et motivation
L'asymétrie matière-antimatière observée dans l'univers ne peut être expliquée par les sources connues de violation de la symétrie charge-parité (CP) au sein du Modèle Standard (MS) [1, 2]. Les moments dipolaires électriques (EDM) violent à la fois les symétries de parité (P) et de renversement du temps (T) ; sous l'hypothèse de la conservation de la symétrie CPT, un EDM non nul implique une violation de la symétrie CP. Bien qu'aucune particule fondamentale ou état lié (tel que le neutron) n'ait encore été observé possédant un EDM [3–5], la prédiction du MS pour l'EDM du muon est négligeable ( $O(10^{-38})$ e·cm) [6]. Les limites indirectes dérivées des mesures de l'EDM de l'électron ou des interactions de boucles de muons dans les noyaux reposent sur des hypothèses (telles que la violation minimale de la saveur) qui pourraient ne pas être vérifiées dans la physique au-delà du Modèle Standard (BSM) [7–10]. Par conséquent, une mesure directe de l'EDM du muon est cruciale. Un résultat incompatible avec zéro à proximité des limites expérimentales actuelles contredirait le MS et contraindrait les théories BSM [13, 14].

Méthodologie
Cette analyse utilise les données de l'expérience Muon $g-2$ du Fermilab collectées entre 2019 et 2020 (Run-2, Run-3a et Run-3b). L'expérience emploie un faisceau de muons positifs hautement polarisés injectés dans un anneau de stockage superferrique de 1,45 T avec un « impulsion magique » de 3,094 GeV/c, où la contribution du champ électrique à la précession du spin s'annule.

Principe de mesure : En présence d'un EDM non nul ( $d_\mu$ ), un couple est exercé sur le spin du muon, inclinant le plan de précession du spin hors du plan horizontal. Cette inclinaison ( $\delta$ ) induit une oscillation de l'angle de décroissance verticale moyen ( $\langle \theta_y \rangle$ ) des positrons issus de la désintégration des muons. Cette oscillation se produit à la fréquence de précession anomale ( $\omega_a$ ) mais est déphasée de $\pi/2$ par rapport à l'oscillation standard de la précession du spin.
Détection : L'analyse repose sur des stations de traçage par paille sous vide (S12 et S18) pour mesurer les trajectoires des positrons de désintégration. L'ensemble de données comprend $2,34 \times 10^9$ positrons détectés dans une fenêtre temporelle spécifique (de 26,2 à 602,4 $\mu$ s après l'injection).
Stratégie d'analyse : L'angle de décroissance verticale $\langle \theta_y \rangle$ est segmenté modulo la période de précession. Les données sont ajustées à une fonction contenant des composantes en phase ( $C_a$ ) et hors phase ( $S_a$ ) par rapport à la précession anomale. L'amplitude $S_a$ est directement proportionnelle à l'EDM.
Corrections et systématiques :
- Facteurs R : L'amplitude mesurée est corrigée pour le boost de Lorentz ( $R_\gamma$ ), la polarisation du faisceau ( $R_P$ ), l'étalement de l'angle de décroissance dépendant de l'impulsion ( $R_{e^+}$ ) et l'acceptation du détecteur ( $R_{acc}$ ).
- Aveuglement (Blinding) : L'analyse a été aveuglée par l'injection d'un signal d'oscillation inconnu. Un premier contrôle de « dé-aveuglement doux » (soft unblinding) a révélé une divergence, provoquant une revue interne qui a identifié un désalignement vertical des traçeurs et des incertitudes dans le champ magnétique longitudinal.
- Signaux de type EDM : Des corrections ont été appliquées pour les faux signaux provenant du désalignement vertical des traçeurs (qui modifie la position verticale moyenne) et des composantes radiales du champ magnétique (qui induisent une inclinaison dans le référentiel au repos). Une mesure du champ magnétique longitudinal a également été utilisée pour assigner une incertitude.

Principales contributions et résultats
L'article présente une nouvelle limite directe sur l'EDM du muon basée sur l'analyse combinée de 48 mesures indépendantes (réparties sur trois runs, deux stations et huit segments d'impulsion).

Résultat final : La mesure combinée donne un EDM du muon de :
$d_\mu = (-0,35 \pm 0,19_{\text{stat}} \pm 0,34_{\text{sys}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$
Ce résultat est cohérent avec zéro.
Limites : En utilisant la procédure de Feldman-Cousins, l'article établit une limite supérieure unilatérale de :
$|d_\mu| < 1,10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{à 95\% CL}$
$|d_\mu| < 0,98 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{à 90\% CL}$
Répartition de l'incertitude : Le résultat est limité par les systématiques. La source dominante d'incertitude systématique (3,12 $\times 10^{-20}$ e·cm) provient de la correction pour l'alignement vertical des traçeurs. D'autres contributions significatives incluent l'alignement de la reconstruction de trajectoire et le couplage de la dynamique du faisceau à l'acceptation. L'incertitude statistique est de 1,87 $\times 10^{-20}$ e·cm.
Comparaison : L'incertitude totale de ce résultat est 2,3 fois plus petite que la meilleure limite directe précédente issue de l'expérience du Laboratoire National de Brookhaven (BNL E821) ( $|d_\mu| < 1,8 \times 10^{-19}$ e·cm).

Signification
L'article affirme que ce résultat établit une nouvelle limite directe sur l'EDM du muon, améliorant la limite précédente au niveau de confiance de 95 % d'un facteur 1,5. Les auteurs notent que le résultat actuel est limité par les incertitudes systématiques, spécifiquement la détermination de l'alignement vertical. Ils précisent que cette incertitude est limitée statistiquement et qu'elle devrait s'améliorer considérablement lorsque l'ensemble complet des données des futurs runs (Runs 4, 5 et 6) sera inclus, ce qui fournira 2,5 fois plus de statistiques que présentées dans cette analyse. La mesure reste cohérente avec la prédiction du Modèle Standard et fournit une contrainte stricte pour les théories BSM.

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