⚛️ nuclear experiments

An improved direct limit on the muon electric dipole moment

फर्मिलाब म्यूऑन g-2 प्रयोग द्वारा 2019 और 2020 के बीच एकत्र किए गए डेटा का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने म्यूऑन विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण के लिए एक नया प्रत्यक्ष 95% विश्वास स्तर सीमा $|d_\mu|<1.10\times10^{-19}~e\cdot$ cm स्थापित किया, जिसमें मापा गया मान शून्य के अनुरूप पाया गया।

मूल लेखक: 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)

प्रकाशित 2026-08-12

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CC BY 4.0

मूल लेखक: 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)

मूल पेपर CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। ✨ नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें

ब्रह्मांडीय जासूसी कहानी: एक नन्हे झुकाव की तलाश

कल्पना कीजिए कि ब्रह्मांड एक विशाल, अदृश्य डांस फ्लोर है जहाँ हर कण की अपनी अनूठी लय है। दशकों से, भौतिक विज्ञानी यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि ब्रह्brमांड मुख्य रूप से पदार्थ (matter) से क्यों बना है, जबकि इसमें बहुत कम प्रति-पदार्थ (antimatter) बचा है। हमारे पास मौजूद सर्वश्रेष्ठ नियमों (स्टैंडर्ड मॉडल) के अनुसार, पदार्थ और प्रति-पदार्थ समान मात्रा में बनने चाहिए थे और फिर उन्हें एक-दूसरे को नष्ट कर देना चाहिए था, जिससे पीछे कुछ भी नहीं बचना चाहिए था। लेकिन हम यहाँ हैं, तो इसका मतलब है कि किसी चीज़ ने तराजू को झुका दिया है।

दोषी को खोजने के लिए, वैज्ञानिक "सममिति भंग" (symmetry breaking) की तलाश करते हैं। एक आदर्श घूमते हुए लट्टू (spinning top) के बारे में सोचें। यदि यह बिल्कुल सीधा घूमता है, तो यह हर कोण से एक जैसा दिखता है। लेकिन यदि यह डगमगाता है या झुक जाता है, तो वह सममिति टूट जाती है। उप-परमाणु कणों की दुनिया में, एक कण दो मुख्य तरीकों से "डगमगा" सकता है: इसके पास एक चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण (magnetic dipole moment - एक छोटे चुंबक की तरह) हो सकता है या एक विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण (electric dipole moment - EDM) हो सकता है। चुंबकीय वाला एक दिशा-सूचक यंत्र (compass needle) की तरह है; हम जानते हैं कि यह मौजूद है। हालाँकि, विद्युत वाला एक रहस्यमयी साया है। यदि किसी कण में EDM है, तो इसका अर्थ है कि उसके धनात्मक और ऋणात्मक आवेश थोड़े अलग हैं, जो समय और स्थान की सममिति के नियमों का उल्लंघन करने वाला एक सूक्ष्म विद्युत "झुकाव" पैदा करता है। इस झुकाव को खोजना ब्रह्मांडीय रेसिपी में उस गुप्त सामग्री को खोजने जैसा होगा जो यह समझा सके कि हम क्यों अस्तित्व में हैं। लेकिन अब तक, यह सामग्री खोजने में अविश्वसनीय रूप से कठिन रही है, जो हमारे सबसे संवेदनशील प्रयोगों की छाया में छिपी हुई है।

अदृश्य झुकाव की खोज

इस शिकार के नवीनतम अध्याय में, फर्मि लैब (Fermilab) में 'म्यूऑन g-2 सहयोग' (Muon g-2 Collaboration) ने म्यूऑन पर एक नई नज़र डाली है, जो इलेक्ट्रॉन का एक भारी संबंधी है। वे यह देखना चाहते थे कि क्या म्यूऑन में यह मायावी विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण है। एक म्यूऑन की कल्पना एक छोटे, अति-तीव्र घूमते हुए जायरोस्कोप के रूप में करें जो एक विशाल, चुंबकीय ट्रैक के भीतर घूम रहा है। जैसे ही यह तेज़ी से चक्कर लगाता है, इसकी स्पिन आमतौर पर एक अनुमानित क्षैतिज वृत्त में घूमती है, जैसे मेज पर घूमता हुआ लट्टू डगमगाता है।

टीम का विचार सरल लेकिन चतुर था: यदि म्यूऑन में विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण है, तो प्रयोगशाला के भीतर के विद्युत बल इसके "विद्युत आवेश पृथक्करण" पर दबाव डालेंगे, जिससे इसकी स्पिन धुरी (spin axis) थोड़ा ऊपर या नीचे झुक जाएगी, यानी सपाट ट्रैक से बाहर निकल जाएगी। यह वैसा ही है जैसे आप मेज पर एक लट्टू घुमा रहे हों, और कोई बगल से धीरे से हवा फूँक दे, जिससे लट्टू एक तरफ झुक जाए। शोधकर्ताओं ने सीधे झुकाव को नहीं देखा; इसके बजाय, उन्होंने म्यूऑन को उनके पॉज़िट्रॉन (एंटी-इलेक्ट्रॉन) में क्षय (decay) होने के दौरान देखा। म्यूऑन के क्षय होने के तरीके के कारण, पॉज़िट्रॉन म्यूऑन की स्पिन के सापेक्ष एक विशिष्ट दिशा में निकलते हैं। यदि स्पिन झुकी हुई है, तो पॉज़िट्रॉन औसतन अपेक्षित ऊर्ध्वाधर कोण (vertical angle) से थोड़ा अलग कोण पर बाहर निकलेंगे।

टीम ने 2019 और 2020 के डेटा का विश्लेषण किया, जिसमें अरबों क्षय घटनाओं (decay events) को ट्रैक किया गया। उन्होंने "स्ट्रॉ ट्रैकर्स" (straw trackers) के एक विशेष सेट का उपयोग किया—जो मूल रूप से खोखली नलिकाओं का एक घेरा है जो उच्च-तकनीकी आँखों की तरह काम करते हैं ताकि पॉज़िट्रॉन को पकड़ा जा सके और उनके पथ को अविश्वसनीय सटीकता के साथ मापा जा सके। समय के साथ इन पॉज़िट्रॉन के औसत ऊर्ध्वाधर कोण को मापकर, वे देख सकते थे कि क्या कोई ऐसी लयबद्ध डगमगाहट थी जो विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण के हस्ताक्षर से मेल खाती हो।

परिणाम: एक बहुत ही सपाट स्पिन

संख्याओं की गणना करने और यह सुनिश्चित करने के लिए एक कठोर प्रक्रिया से गुजरने के बाद कि कोई छिपी हुई त्रुटि परिणामों को प्रभावित नहीं कर रही है, उत्तर आया: म्यूऑन झुका नहीं। डेटा ने दिखाया कि पॉज़ट्रॉन का औसत ऊर्ध्वाधर कोण शून्य झुकाव के अनुरूप था। म्यूऑन के विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण का मापा गया मान है $d_\mu = (-0.35 \pm 0.19_{\text{stat}} \pm 0.34_{\text{sys}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ ।

चूंकि यह संख्या शून्य के बहुत करीब है और अनिश्चितता सीमा शून्य को शामिल करती है, इसलिए टीम ने निष्कर्ष निकाला कि उन्हें कोई स्थायी विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण नहीं मिला। इसके बजाय, उन्होंने इस बात की एक नई, सख्त सीमा निर्धारित की कि यह कितना बड़ा हो सकता है। उन्होंने कहा कि 95% विश्वास के साथ, म्यूऑन का विद्युत द्विध्रुव आघूर्ण $1.10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ से कम है।

यह ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी के पिछले सर्वोत्तम सीमा की तुलना में एक महत्वपूर्ण सुधार है, जिसने जाल को 1.5 के कारक से और कड़ा कर दिया है। हालांकि यह परिणाम उस "गुप्त सामग्री" को प्रकट नहीं करता है जो पदार्थ-प्रतिपदार्थ असंतुलन की व्याख्या करती है, लेकिन यह उन व्यापक सिद्धांतों को खारिज करता है जिन्होंने एक बड़े झुकाव की भविष्यवाणी की थी। लेखक नोट करते हैं कि यह परिणाम व्यवस्थित अनिश्चितताओं (systematic uncertainties) द्वारा सीमित है—विशेष रूप से, ट्रैकिंग डिटेक्टरों को कितनी पूर्णता से संरेखित (aligned) किया गया था। उन्हें उम्मीद है कि भविष्य के दौरों से प्राप्त अधिक डेटा के साथ, वे डिटेक्टरों को और भी बेहतर ढंग से संरेखित करने में सक्षम होंगे और इस सीमा को और भी कम करने के लिए इस खोज को जारी रखेंगे, उस सूक्ष्म, ब्रह्मांड-निर्धारक डगमगाहट की तलाश में।

तकनीकी सारांश: म्यूऑन इलेक्ट्रिक डिपोल मोमेंट पर एक बेहतर प्रत्यक्ष सीमा

समस्या और प्रेरणा
ब्रह्मांड के देखे गए पदार्थ-प्रतिपदार्थ (matter-antimatter) असंतुलन को मानक मॉडल (SM) के भीतर ज्ञात आवेश-गुण (charge-parity या CP) उल्लंघन के स्रोतों द्वारा नहीं समझाया जा सकता है [1, 2]। इलेक्ट्रिक डिपोल मोमेंट्स (EDMs) समता (P) और समय-व्युत्क्रमण (T) समरूपता का उल्लंघन करते हैं; CPT संरक्षण की धारणा के तहत, एक गैर-शून्य EDM, CP उल्लंघन को दर्शाता है। हालांकि अभी तक किसी भी मौलिक कण या बंधित अवस्था (जैसे न्यूट्रॉन) में EDM देखा नहीं गया है [3–5], मानक मॉडल का म्यूऑन EDM के लिए अनुमान नगण्य ( $O(10^{-38})$ e·cm) है [6]। इलेक्ट्रॉन EDM मापों या नाभिकों में म्यूऑन-लूप इंटरैक्शन से प्राप्त अप्रत्यक्ष सीमाएं उन धारणाओं (जैसे न्यूनतम फ्लेवर उल्लंघन) पर निर्भर करती हैं जो BSM (बियॉन्ड द स्टैंडर्ड मॉडल) भौतिकी में लागू नहीं हो सकती हैं [7–10]। फलस्वरूप, म्यूऑन EDM का प्रत्यक्ष मापन महत्वपूर्ण है। वर्तमान प्रयोगात्मक सीमाओं के निकट शून्य से असंगत परिणाम मानक मॉडल का खंडन करेगा और BSM सिद्धांतों को बाधित करेगा [13, 14]।

कार्यप्रणाली
यह विश्लेषण फर्मि लैब (Fermilab) के म्यूऑन $g-2$ प्रयोग (रन-2, रन-3a, और रन-3a के बीच 2019 और 2020 में एकत्र किया गया डेटा) के डेटा का उपयोग करता है। प्रयोग में अत्यधिक ध्रुवीकृत धनात्मक म्यूऑन की एक बीम का उपयोग किया जाता है जिसे 3.094 GeV/c के "मैजिक मोमेंटम" वाले 1.45 T सुपरफेरिक स्टोरेज रिंग में इंजेक्ट किया जाता है, जहाँ विद्युत क्षेत्र का स्पिन प्रीसेशन (spin precession) में योगदान शून्य हो जाता है।

मापन सिद्धांत: एक गैर-शून्य EDM ( $d_\mu$ ) की उपस्थिति में, म्यूऑन स्पिन पर एक टॉर्क लगाया जाता है, जो स्पिन प्रीसेशन प्लेन को क्षैतिज तल (horizontal plane) से बाहर झुका देता है। यह झुकाव ( $\delta$ ) म्यूऑन क्षय से निकलने वाले पॉज़िट्रॉन के औसत ऊर्ध्वाधर क्षय कोण ( $\langle \theta_y \rangle$ ) में एक दोलन उत्पन्न करता है। यह दोलन विसंगत प्रीसेशन आवृत्ति ( $\omega_a$ ) पर होता है लेकिन मानक स्पिन प्रीसेशन दोलन के साथ $\pi/2$ फेज अंतर (out of phase) रखता है।
डिटेक्शन: विश्लेषण म्यूऑन क्षय के पॉज़िट्रॉन के प्रक्षेपवक्र (trajectories) को मापने के लिए इन-वैक्यूम स्ट्रॉ ट्रैकर स्टेशनों (S12 और S18) पर निर्भर करता है। डेटासेट में इंजेक्शन के 26.2 से 602.4 $\mu$ s के विशिष्ट समय अंतराल के भीतर पता लगाए गए $2.34 \times 10^9$ पॉज़िट्रॉन शामिल हैं।
विश्लेषण रणनीति: ऊर्ध्वाधर क्षय कोण ( $\langle \theta_y \rangle$ ) को प्रीसेशन अवधि के मॉड्यूल (modulo) में बिन किया जाता है। डेटा को एक फलन (function) में फिट किया जाता है जिसमें विसंगत प्रीसेशन के सापेक्ष इन-फेज ( $C_a$ ) और आउट-ऑफ-फेज ( $S_a$ ) घटक होते हैं। आयाम $S_a$ सीधे EDM के समानुपाती होता है।
सुधार और व्यवस्थित त्रुटियाँ (Corrections and Systematics):
- R-कारक: मापे गए आयाम को लोरेन्त्ज़ बूस्ट ( $R_\gamma$ ), बीम ध्रुवीकरण ( $R_P$ ), मोमेंटम-निर्भर क्षय कोण प्रसार ( $R_{e^+}$ ), और डिटेक्टर स्वीकृति ( $R_{acc}$ ) के लिए सुधारा जाता है।
- ब्लाइंडिंग (Blinding): विश्लेषण को एक अज्ञात दोलन सिग्नल इंजेक्ट करके ब्लाइंड किया गया था। एक प्रारंभिक "सॉफ्ट अनब्लाइंडिंग" जांच ने एक विसंगति प्रकट की, जिससे एक आंतरिक समीक्षा शुरू हुई जिसने ट्रैकर्स के ऊर्ध्वाधर मिसअलाइनमेंट (vertical misalignment) और अनुदैर्ध्य चुंबकीय क्षेत्र (longitudinal magnetic field) की अनिश्चितताओं की पहचान की।
- EDM-समान सिग्नल: वर्टिकल ट्रैकर मिसअलाइनमेंट (जो औसत ऊर्ध्वाधर स्थिति को बदल देता है) और रेडियल चुंबकीय क्षेत्र के घटकों (जो रेस्ट-फ्रेम झुकाव प्रेरित करते हैं) से उत्पन्न होने वाले झूठे सिग्नलों के लिए सुधार लागू किए गए थे। अनुदैर्ध्य चुंबकीय क्षेत्र के मापन का उपयोग अनिश्चितता निर्धारित करने के लिए भी किया गया था।

प्रमुख योगदान और परिणाम
यह शोध पत्र 48 स्वतंत्र मापों (तीन रन, दो स्टेशन और आठ मोमेंटम बिन के माध्यम से) के संयुक्त विश्लेषण के आधार पर म्यूऑन EDM की एक नई प्रत्यक्ष सीमा प्रस्तुत करता है।

अंतिम परिणाम: संयुक्त मापन निम्नलिखित म्यूऑन EDM प्रदान करता है:
$d_\mu = (-0.35 \pm 0.19_{\text{stat}} \pm 0.34_{\text{sys}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$
यह परिणाम शून्य के अनुरूप है।
सीमाएँ (Limits): फेल्डमैन-कौज़िन्स (Feldman-Cousins) प्रक्रिया के आधार पर, यह एक-तरफा ऊपरी सीमा निर्धारित करता है:
$|d_\mu| < 1.10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{95\% CL पर}$
$|d_\mu| < 0.98 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{90\% CL पर}$
अनिश्चितता का विवरण: परिणाम व्यवस्थित रूप से सीमित (systematics-limited) है। प्रमुख व्यवस्थित अनिश्चितता (3.12 $\times 10^{-20}$ e·cm) ट्रैकर्स के ऊर्ध्वाधर संरेखण (vertical alignment) के सुधार से उत्पन्न होती है। अन्य महत्वपूर्ण योगदानों में ट्रैक पुनर्निर्माण संरेखण (track reconstruction alignment) और स्वीकृति के साथ बीम डायनेमिक्स कपलिंग शामिल हैं। सांख्यिकीय अनिश्चितता $1.87 \times 10^{-20}$ e·cm है।
तुलना: इस परिणाम की कुल अनिश्चितता ब्रुकहेवन नेशनल लेबोरेटरी (BNL E821) प्रयोग की पिछली सर्वश्रेष्ठ प्रत्यक्ष सीमा ( $|d_\mu| < 1.8 \times 10^{-19}$ e·cm) से 2.3 गुना कम है।

महत्व
लेख दावा करता है कि यह परिणाम म्यूऑन EDM की एक नई प्रत्यक्ष सीमा निर्धारित करता है, जो पिछली 95% विश्वास स्तर (confidence level) की सीमा में 1.5 के कारक से सुधार करता है। लेखक नोट करते हैं कि वर्तमान परिणाम व्यवस्थित अनिश्चितताओं, विशेष रूप से ऊर्ध्वाधर संरेखण के निर्धारण द्वारा सीमित है। वे कहते हैं कि यह अनिश्चितता सांख्यिकीय रूप से सीमित है और भविष्य के रन (रन 4, 5, और 6) में पूर्ण डेटासेट को शामिल करने पर इसमें महत्वपूर्ण सुधार होने की उम्मीद है, जो इस विश्लेषण में प्रस्तुत सांख्यिकी से 2.5 गुना अधिक डेटा प्रदान करेंगे। यह मापन मानक मॉडल के पूर्वानुमान के अनुरूप बना हुआ है और BSM सिद्धांतों के लिए एक कड़ा प्रतिबंध प्रदान करता है।

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