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

L'esperimento Fermilab Muon g-2 presenta la sua misurazione finale del momento magnetico anomalo del muone positivo utilizzando i dati dal 2021 al 2023, raggiungendo una precisione di 127 ppb e stabilendo un nuovo valore medio mondiale sperimentale che continua a mostrare una significativa discrepanza con le previsioni del Modello Standard.

Autori originali: 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)

Pubblicato 2026-06-17

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CC BY 4.0

Autori originali: 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)

Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Questa è una spiegazione generata dall'IA dell'articolo qui sotto. Non è stata scritta né approvata dagli autori. Per precisione tecnica, consulta l'articolo originale. Leggi il disclaimer completo

Immaginate che l'universo sia un gigantesco libro di regole invisibile chiamato Modello Standard. Per decenni, i fisici hanno cercato di leggere ogni singola pagina di questo libro per capire come si comportano le particelle più piccole dell'esistenza. Uno dei personaggi più importanti di questa storia è il muone, una particella che è essenzialmente una versione pesante e instabile dell'elettrone.

Questo articolo è il rapporto finale di un enorme esperimento condotto al Fermilab (un gigantesco acceleratore di particelle in Illinois) che ha misurato la "personalità magnetica" del muone con una precisione senza precedenti. Ecco cosa hanno scoperto, spiegato in modo semplice.

Il Muone come una Trottola

Pensate al muone non solo come a una pallina minuscola, ma come a una trottola con un piccolo magnete attaccato. Poiché possiede una carica e uno spin, agisce come un minuscolo magnete a barra.

Secondo il "libro delle regole" (il Modello Standard), se si mette questa trottola in un campo magnetico, essa dovrebbe oscillare (precedere) a una velocità molto specifica e prevedibile. Gli scienziati chiamano questo valore fattore g. Per una trottola perfetta e semplice, la matematica dice che dovrebbe oscillare esattamente a 2.

Tuttavia, la fisica quantistica ci dice che il vuoto dello spazio non è vuoto. È una zuppa ribollente di "particelle virtuali" che appaiono e scompaiono continuamente. Queste particelle virtuali interagiscono con il muone, cambiandone leggermente l'oscillazione. Questo minuscolo cambiamento è chiamato momento magnetico anomalo (o "l'anomalia"). È come se la trottola stesse oscillando leggermente più velocemente o più lentamente di quanto previsto dal libro delle regole perché sta urtando contro fantasmi invisibili nella stanza.

L'Esperimento: Una Pista da Corsa Cosmica

Per misurare questa minuscola oscillazione, gli scienziati hanno costruito un anello di accumulo, che è essenzialmente una pista da corsa gigante e super stabile fatta di magneti.

I Corridori: Hanno sparato milioni di muoni in questo anello.
La Pista: I muoni circolavano intorno all'anello quasi alla velocità della luce, tenuti in posizione da un campo magnetico perfettamente uniforme.
Il Traguardo: Mentre i muoni circolavano, alla fine decadevano (morivano), emettendo particelle ad alta energia chiamate positroni. Contando questi positroni nel tempo, gli scienziati potevano percepire il ritmo dell'oscillazione del muone.

È come cercare di misurare l'oscillazione di una trottola ascoltando il suono che emette mentre rallenta. Più i "clic" (positroni) sono forti e frequenti, più il ritmo può essere udito.

La Sfida: Una Sinfonia di Rumore

Misurare questa oscillazione è incredibilmente difficile perché la "pista" non è perfettamente liscia e la "trottola" non è perfettamente stabile.

Il Tremolio: I muoni non circolano solo perfettamente; oscillano su e giù e a destra e sinistra (come un'auto che sterza leggermente mentre percorre una linea retta).
Il Rumore: I rilevatori che catturano i positroni hanno le loro peculiarità, come un microfono che diventa leggermente più silenzioso man mano che la batteria si scarica.
I Fantasmi: Il campo magnetico non è perfettamente statico; presenta minuscole increspature causate dal funzionamento dei macchinari.

Per ottenere la risposta, il team ha dovuto costruire un modello matematico super complesso per sottrarre tutto questo "rumore" e "tremolio" al fine di sentire la pura oscillazione del muone. Hanno utilizzato sei diversi team di scienziati, ognuno dei quali utilizzava metodi differenti per analizzare i dati, per assicurarsi che non commettessero tutti lo stesso errore. È come avere sei chef diversi che assaggiano una zuppa per assicurarsi che il livello di sale sia corretto.

Il Risultato: Una Crepa nel Libro delle Regole?

Dopo aver analizzato i dati raccolti dal 2021 al 2023 (che rappresentano 2,5 volte più dati rispetto ai loro tentativi precedenti), hanno calcolato il valore dell'oscillazione del muone con una precisione di 127 parti per miliardo. È come misurare la distanza dalla Terra alla Luna e sbagliare di meno della larghezza di un capello umano.

La Grande Scoperta:
Il valore misurato non corrisponde al valore previsto dal Modello Standard.

La Previsione: Il libro delle regole dice che l'oscillazione dovrebbe essere X.
La Realtà: L'esperimento dice che l'oscillazione è Y.
Il Divario: La differenza è di circa 4 o 5 deviazioni standard. Nel mondo della fisica, questo è un "grido". Significa che c'è una probabilità molto alta che al libro delle regole manchi un capitolo.

Cosa Significa Questo?

L'articolo conclude che il Modello Standard è probabilmente incompleto. I "fantasmi invisibili" (particelle virtuali) che interagiscono con il muone potrebbero includere nuove particelle non ancora scoperte che l'attuale libro delle regole non conosce.

Pensateci così: per anni, abbiamo pensato che l'universo fosse un puzzle con 1.000 pezzi. Avevamo un'immagine di come dovesse apparire il puzzle finito. Ma quando abbiamo effettivamente messo insieme i pezzi, abbiamo scoperto che alcuni pezzi non si adattavano all'immagine. Questo esperimento conferma che quei pezzi sono decisamente presenti, suggerendo che ci sono nuovi pezzi del puzzle (nuova fisica) in attesa di essere trovati.

Riassunto

Questo articolo è la misurazione più precisa dell'oscillazione magnetica del muone ad oggi. Conferma un mistero di lunga data: il muone si comporta in modo leggermente diverso da quanto prevedano le nostre migliori teorie attuali. Questo non è un errore nei calcoli; è un segnale che la natura è più complessa e interessante di quanto pensassimo, suggerendo l'esistenza di nuove particelle o forze che non abbiamo ancora scoperto.

Sintesi Tecnica: Rapporto Finale sulla Misurazione del Momento Magnetico Anomalo del Muone Positivo al Fermilab a 127 ppb

Problema e Motivazione
La misurazione del momento magnetico del muone, specificamente l'anomalia magnetica $a_\mu = (g_\mu - 2)/2$ , funge da test di precisione critico per il Modello Standard (SM) della fisica delle particelle. Mentre l'anomalia dell'elettrone è dominata dall'Elettrodinamica Quantistica (QED) ed è utilizzata per determinare la costante di struttura fine, la maggiore massa del muone ( $m_\mu \approx 207 m_e$ ) ne aumenta la sensibilità alla fisica oltre il Modello Standard (BSM) di un fattore $m_\mu^2/m_e^2 \approx 43.000$ . Le misurazioni precedenti, in particolare l'esperimento E821 del Brookhaven National Laboratory (BNL), hanno rivelato una tensione con le previsioni del SM che è cresciuta fino a circa 3,5 deviazioni standard con il miglioramento dei calcoli teorici. L'esperimento Muon $g-2$ al Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) è stato progettato per migliorare la precisione sperimentale di un fattore quattro rispetto a BNL, al fine di fornire una dichiarazione conclusiva su questi indizi di nuova fisica.

Metodologia
L'esperimento misura $a_\mu$ memorizzando muoni positivi polarizzati con un "momento magico" di 3,094 GeV/c ( $\gamma = 29,3$ ) in un campo magnetico verticale ( $\vec{B}$ ) altamente uniforme. A questo impulso, il termine di focalizzazione del campo elettrico nell'equazione della precessione dello spin svanisce al primo ordine. La frequenza di precessione anomala $\omega_a$ è determinata dalla distribuzione temporale dei positroni di decadimento, mentre l'intensità del campo magnetico è caratterizzata dalla frequenza di Larmor dei protoni schermati, $\omega'_p$ . L'anomalia è derivata dal rapporto $R'_\mu = \omega_a / \omega'_p$ , combinato con costanti precisamente note.

L'analisi utilizza i dati raccolti dal 2018 al 2023 attraverso sei periodi di esercizio (Run-1 attraverso Run-6). Il rapporto finale si concentra sul dataset Run-4/5/6, che comprende circa il 70% della statistica totale (oltre 2,5 volte la statistica dei risultati precedenti). Le componenti metodologiche chiave includono:

Ricostruzione dei Positroni e Determinazione di $\omega_a$ : I positroni di decadimento sono rilevati da 24 calorimetri elettromagnetici. L'analisi impiega quattro distinti metodi di ricostruzione (Local I, Local II, Global ed Energy Flow) e dieci variazioni di strategie di fitting per estrarre $\omega_a$ . Questi metodi utilizzano diversi approcci per gestire l'accumulo (pileup), la dinamica del fascio e le variazioni di guadagno. I dati sono "blindati" rispetto all'hardware e analizzati da team indipendenti per garantirne la robustezza.
Correzioni della Dinamica del Fascio: La frequenza misurata $\omega^m_a$ $ω_{a}^{m}$ richiede correzioni per comportamenti non ideali del fascio. I miglioramenti significativi in Run-4/5/6 includono l'implementazione di un sistema a Radio Frequenza (RF) sui Quadrupoli Elettrostatici (ESQ) per smorzare le oscillazioni betatrone coerenti (CBO). Le correzioni sono applicate per:
- Campo Elettrico ( $C_e$ ): Tenendo conto delle deviazioni della dispersione di momento rispetto al momento magico.
- Pitch ( $C_p$ ): Correggendo per le oscillazioni betatrone verticali.
- Ensemble Variabile nel Tempo: Correzioni per l'accettanza di fase ( $C_{pa}$ ), il decadimento differenziale ( $C_{dd}$ ) e la perdita di muoni ( $C_{ml}$ ).
Misurazione del Campo Magnetico ( $\omega_p$ ): Il campo è mappato utilizzando un carrello mobile con 17 sonde a Risonanza Magnetica Nucleare (NMR) e monitorato da circa 400 sonde NMR fisse. Una rigorosa catena di calibrazione collega le sonde del carrello a un campione d'acqua sferico a una temperatura di riferimento di 25°C, aggiornata per allinearsi alle raccomandazioni CODATA 2022. Le correzioni sono applicate per effetti specifici delle sonde, fattori ambientali (es. immagini magnetiche, ossigeno) e campi transitori da kicker ed ESQ.

Contributi Chiave e Miglioramenti
Questo rapporto dettaglia la misurazione finale utilizzando l'intero dataset Run-4/5/6, introducendo diversi avanzamenti tecnici rispetto ai risultati precedenti:

Operazione del Sistema RF: L'implementazione di campi RF orizzontali e verticali sugli ESQ ha ridotto le ampiezze di CBO e le perdite di muoni di un fattore cinque, riducendo significativamente le incertezze sistematiche legate alla dinamica del fascio.
Analisi Migliorata della Distribuzione del Momento: La correzione del campo elettrico ( $C_e$ ) è stata raffinata utilizzando una nuova analisi Fast-Rotation basata su $\chi^2$ che tiene conto delle correlazioni tempo-momento, insieme a un'analisi del tracciamento dei positroni validata da un rivelatore a Fibre Scintillanti Minimalmente Intrusivo (MiniSciFi).
Correzione del Decadimento Differenziale: L'analisi ha combinato le componenti di iniezione diretta e trasversale in un singolo termine di iniezione valutato tramite simulazione, affrontando il complesso mixing durante il processo di iniezione.
Aggiornamenti della Calibrazione: La calibrazione del campo magnetico ha adottato una temperatura di riferimento di 25°C e ha incluso estesi controlli incrociati con sonde di calibrazione J-PARC e una sonda NMR basata su $^3$ He, portando a un'inflazione delle incertezze in termini di controllo incrociato specifici per garantire la coerenza.
Blinding e Controlli Incrociati: L'analisi ha utilizzato un approccio multi-team con offset di blinding indipendenti ed estesi test di chiusura, inclusi lo scambio di istogrammi e scansioni di stabilità del tempo di inizio, per validare la robustezza dei risultati.

Risultati
La misurazione finale fornisce i seguenti valori per il momento magnetico anomalo del muone positivo:

Dataset Run-4/5/6: $a_\mu = 116,592,0710(162) \times 10^{-12}$ (139 ppb).
Combinato con Risultati Precedenti: Quando combinato con i dati Run-1 e Run-2/3, il risultato è $a_\mu = 116,592,0705(148) \times 10^{-12}$ (127 ppb).
Media Mondiale Sperimentale: La nuova media mondiale sperimentale, dominata dalle misurazioni FNAL, è $a_\mu^{\text{Exp}} = 116,592,0715(145) \times 10^{-12}$ (124 ppb).
L'incertezza totale è ridotta a 127 ppb, superando l'obiettivo di progettazione dell'esperimento del 10%. L'incertezza statistica è di 98 ppb, e l'incertezza sistematica totale è di 78 ppb.

Significatività
Il documento afferma che questo risultato fornisce la misurazione più precisa dell'anomalia magnetica del muone ad oggi. La precisione raggiunta e la stabilità del risultato sperimentale nel corso dei decenni servono come benchmark fondamentale per qualsiasi futura estensione del Modello Standard. Il rapporto sottolinea come la coerenza del risultato attraverso diversi dataset, metodi di ricostruzione e condizioni del fascio validi la tecnica sperimentale e il rigoroso trattamento delle incertezze sistematiche. Il documento conclude notando che questa misurazione, combinata con gli sforzi della Muon $g-2$ Theory Initiative, continua a testare la completezza del Modello Standard, sebbene il confronto specifico con la teoria e la relativa tensione siano discussi in una sezione separata del rapporto piuttosto che come affermazione primaria di questo documento di misurazione.