⚛️ high-energy experiments

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

Het Fermilab Muon g-2-experiment presenteert zijn definitieve meting van het anomalie magnetisch moment van het positieve muon met behulp van gegevens van 2021 tot 2023, waarbij een precisie van 127 ppb werd bereikt en een nieuw experimenteel wereldgemiddelde werd vastgesteld dat een significante discrepantie met de voorspellingen van het Standaardmodel blijft vertonen.

Oorspronkelijke auteurs: 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)

Gepubliceerd 2026-06-17

📖 5 min leestijd🧠 Diepgaand

CC BY 4.0

Oorspronkelijke auteurs: 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)

Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer

Stel je voor dat het universum een gigantisch, onzichtbaar regelboek is genaamd het Standaardmodel. Decennialang hebben natuurkundigen geprobeerd elke pagina van dit boek te lezen om te begrijpen hoe de kleinste deeltjes in het bestaan zich gedragen. Een van de belangrijkste personages in dit verhaal is de muon, een deeltje dat in essentie een zware, onstabiele neef van het elektron is.

Dit artikel is het eindrapport van een grootschalig experiment bij Fermilab (een gigantische deeltjesversneller in Illinois) dat de "magnetische persoonlijkheid" van de muon met ongekende precisie heeft gemeten. Hier is wat ze hebben gevonden, eenvoudig uitgelegd.

De Muon als een Tol

Denk aan een muon niet alleen als een klein balletje, maar als een draaiende tol met een klein magneetje eraan vast. Omdat het een lading en een spin heeft, werkt het als een kleine staafmagneet.

Volgens het "regelboek" (het Standaardmodel) zou deze draaiende top in een magnetisch veld op een zeer specifieke, voorspelbare snelheid moeten wankelen (precesseren). Wetenschappers noemen dit de g-factor. Voor een perfecte, eenvoudige top zegt de wiskunde dat de top precies met 2 zou moeten wankelen.

Echter, de kwantumfysica vertelt ons dat het vacuüm van de ruimte niet leeg is. Het is een bruisende soep van "virtuele deeltjes" die in en uit het bestaan verschijnen en weer verdwijnen. Deze virtuele deeltjes interageren met de muon, waardoor de manier waarop de top wankelt licht verandert. Deze kleine verandering wordt het anomaal magnetisch moment (of "de anomalie") genoemd. Het is alsof de draaiende top iets sneller of langzamer wankelt dan het regelboek voorspelde, omdat hij tegen onzichtbare spoken in de kamer botst.

Het Experiment: Een Kosmische Racebaan

Om deze kleine wankeling te meten, bouwden de wetenschappers een opslagsring, wat in essentie een gigantische, superstabiele racebaan is gemaakt van magneten.

De Racers: Ze schoten miljoenen muonen in deze ring.
Het Parcours: De muonen cirkelden rond in de ring met bijna de snelheid van het licht, op hun plaats gehouden door een perfect uniform magnetisch veld.
De Finishlijn: Terwijl de muonen rondcirkelden, vervielen ze uiteindelijk (gingen dood) en schoten ze hoogenergetische deeltjes uit die positronen worden genoemd. Door de positronen over een bepaalde tijd te tellen, konden de wetenschappers het ritme van de wankeling van de muon waarnemen.

Het is alsof je probeert de wankeling van een draaiende top te meten door te luisteren naar het geluid dat het maakt terwijl het langzamer gaat draaien. Hoe luider en frequenter de "klikjes" (positronen) zijn, hoe beter ze het ritme konden horen.

De Uitdaging: Een Symfonie van Ruis

Het meten van deze wankeling is ongelooflijk moeilijk omdat het "parcours" niet perfect glad is en de "top" niet perfect stabiel is.

De Trilling: De muonen cirkelen niet alleen perfect; ze wiebelen ook op en neer en van links naar rechts (zoals een auto die lichtjes slingert terwijl hij in een rechte lijn rijdt).
De Ruis: De detectoren die de positronen opvangen, hebben hun eigen eigenaardigheden, zoals een microfoon die iets zachter wordt naarmate de batterij leegloopt.
De Geesten: Het magnetisch veld is niet perfect statisch; het heeft kleine rimpelingen veroorzaakt door de machines die aan- en uitgaan.

Om het antwoord te krijgen, moest het team een supercomplex wiskundig model bouteren om al deze "ruis" en "trilling" af te trekken, zodat ze de pure wankeling van de muon konden horen. Ze gebruikten zes verschillende teams van wetenschappers, die elk verschillende methoden gebruikten om de gegevens te analyseren, om ervoor te zorgen dat ze niet allemaal dezelfde fout maakten. Het is alsof je zes verschillende chefs laat proeven aan een soep om te controleren of het zoutgehalte klopt.

Het Resultaat: Een Barst in het Regelboek?

Na het analyseren van de gegevens die werden verzameld van 2021 tot 2023 (wat 2,5 keer meer gegevens is dan hun vorige pogingen), berekenden ze de waarde van de wankeling van de muon met een precisie van 127 delen per miljard. Dat is alsof je de afstand van de aarde naar de maan meet en er minder naast zit dan de breedte van een menselijke haar.

De Grote Ontdekking:
De gemeten waarde komt niet overeen met de waarde die het Standaardmodel voorspelt.

De Voorspelling: Het regelboek zegt dat de wankeling X moet zijn.
De Realiteit: Het experiment zegt dat de wankeling Y is.
Het Gat: Het verschil is ongeveer 4 tot 5 standaarddeviaties. In de wereld van de natuurkunde is dit een "geschreeuw". Het betekent dat er een zeer hoge waarschijnlijkheid is dat het regelboek een hoofdstuk mist.

Wat Betekent Dit?

Het artikel concludeert dat het Standaardmodel waarschijnlijk incompleet is. De "onzichtbare geesten" (virtuele deeltjes) die met de muon interageren, kunnen nieuwe, onontdekte deeltjes bevatten waar het huidige regelboek nog geen weet van heeft.

Denk er zo over na: jarenlang dachten we dat het universum een puzzel was met 1.000 stukjes. We hadden een plaatje van hoe de voltooide puzzel eruit zou moeten zien. Maar toen we de stukjes daadwerkelijk in elkaar zetten, ontdekten we dat een paar stukjes niet in het plaatje pasten. Dit experiment bevestigt dat die stukjes echt aanwezig zijn, wat suggereert dat er nieuwe stukjes van de puzzel (nieuwe fysica) wachten om gevonden te worden.

Samenvatting

Dit artikel is de meest nauwkeurige meting van de magnetische wankeling van de muon tot nu toe. Het bevestigt een langlopend mysterie: de muon gedraagt zich iets anders dan onze huidige beste theorieën voorspellen. Dit is geen fout in de wiskunde; het is een signaal dat de natuur complexer en interessanter is dan we dachten, wat wijst op het bestaan van nieuwe deeltjes of krachten die we nog niet hebben ontdekt.

Technische Samenvatting: Eindverslag over de meting van het positieve anomalie magnetische moment van het muon bij Fermilab tot 127 ppb

Probleem en Motivatie
De meting van het magnetisch moment van het muon, specifiek de anomalie magnetische moment $a_\mu = (g_\mu - 2)/2$ , dient als een cruciale precisietest van het Standaardmodel (SM) van de deeltjesfysica. Terwijl de elektronanomalie wordt gedomineerd door Kwantumelektrodynamica (QED) en wordt gebruikt om de fijnstructuurconstante te bepalen, vergroot de grotere massa van het muon ( $m_\mu \approx 207 m_e$ ) de gevoeligheid voor fysica buiten het Standaardmodel (BSM) met een factor $m_\mu^2/m_e^2 \approx 43.000$ . Eerdere metingen, met name door het Brookhaven National Laboratory (BNL) E821-experiment, toonden een spanning met de SM-voorspellingen die groeide tot ongeveer 3,5 standaarddeviaties met verbeterde theoretische berekeningen. Het Muon $g-2$ Experiment bij Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL) was ontworpen om de experimentele precisie met een factor vier te verbeteren ten opzichte van BNL, om een sluitend oordeel te vellen over deze aanwijzingen van nieuwe fysica.

Methodologie
Het experiment meet $a_\mu$ door gepolariseerde positieve muonen op te slaan met een "magisch momentum" van 3,094 GeV/c ( $\gamma = 29,3$ ) in een zeer uniform verticaal magnetisch veld ( $\vec{B}$ ). Bij dit momentum verdwijnt de elektrische veldfocus-term in de spinprecessievergelijking tot de eerste orde. De anomalie precessiefrequentie $\omega_a$ wordt bepaald uit de tijdsverdeling van vervalpositronen, terwijl de sterkte van het magnetische veld wordt gekarakteriseerd door de Larmor-frequentie van afgeschermde protonen, $\omega'_p$ . De anomalie wordt afgeleid uit de verhouding $R'_\mu = \omega_a / \omega'_p$ , gecombineerd met nauwkeurig bekende constanten.

De analyse maakt gebruik van gegevens verzameld van 2018 tot 2023 over zes draaiperioden (Run-1 tot en met Run-6). Het eindverslag richt zich op de Run-4/5/6-dataset, die ongeveer 70% van de totale statistiek omvat (meer dan 2,5 keer de statistiek van eerdere resultaten). Belangrijke methodologische componenten zijn:

Positronreconstructie en $\omega_a$ -bepaling: Vervalpositronen worden gedetecteerd door 24 elektromagnetische calorimeters. De analyse maakt gebruik van vier verschillende reconstructiemethoden (Local I, Local II, Global en Energy Flow) en tien variaties van fittingstrategieën om $\omega_a$ te extraheren. Deze methoden maken gebruik van verschillende benaderingen om pileup, ladingsdynamica en gain-variaties te behandelen. De data zijn hardware-blind geanalyseerd en door onafhankelijke teams onderzocht om de robuustheid te waarborgen.
Correcties voor ladingsdynamica: De gemeten frequentie $\omega^m_a$ $ω_{a}^{m}$ vereist correcties voor niet-ideaal ladingsgedrag. Belangrijke verbeteringen in Run-4/5/6 omvatten de inbedding van een Radio Frequentie (RF) systeem op de Elektrostatische Quadrupolen (ESQ) om coherente betatronoscillaties (CBO) te dempen. Correcties worden toegepast voor:
- Elektrisch veld ( $C_e$ ): Rekening houdend met afwijkingen in de momentumspreiding van het magische momentum.
- Pitch ( $C_p$ ): Corrigeren voor verticale betatronoscillaties.
- Tijdvariërende ensemble: Correcties voor fase-acceptatie ( $C_{pa}$ ), differentiële verval ( $C_{dd}$ ) en muonverlies ( $C_{ml}$ ).
Meting van het magnetische veld ( $\omega_p$ ): Het veld wordt in kaart gebracht met een mobiele trolley met 17 Nucleaire Magnetische Resonantie (NMR) sondes en gemonitord door ongeveer 400 vaste NMR-sondes. Een rigoureuze kalibratieketen koppelt de trolley-sondes aan een bolvormig watermonster bij een referentietemperatuur van 25°C, bijgewerkt om in lijn te zijn met de CODATA 2022-aanbevelingen. Correcties worden toegepast voor probe-specifieke effecten, omgevingsfactoren (bijv. magnetische beelden, zuurstof) en transiënte velden van kickers en ESQ's.

Belangrijkste Bijdragen en Verbeteringen
Dit verslag beschrijft de definitieve meting met behulp van de volledige Run-4/5/6-dataset, waarbij diverse technische vooruitgang wordt geïntroduceerd ten opzichte van eerdere resultaten:

Werking van het RF-systeem: De implementatie van horizontale en verticale RF-velden op de ESQ's verminderde de CBO-amplitudes en het muonverlies met een factor vijf, wat de systematische onzekerheden gerelateerd aan ladingsdynamica aanzienlijk verlaagde.
Verbeterde Analyse van de Momentumverdeling: De correctie voor het elektrische veld ( $C_e$ ) werd verfijnd met een nieuwe $\chi^2$ -gebaseerde Fast-Rotation analyse die rekening houdt met tijd-momentumcorrelaties, naast een positron-tracking analyse gevalideerd door een Minimally Intrusive Scintillating Fiber (MiniSciFi) detector.
Differentiële Vervalcorrectie: De analyse combineerde directe en transversale injectiecomponenten in een enkele injectieterm die via simulatie werd geëvalueerd, waarmee complexe menging tijdens het injectieproces werd aangepakt.
Kalibratie-updates: De magnetische veldkalibratie nam een referentietemperatuur van 25°C over en omvatte uitgebreide kruiscontroles tegen J-PARC kalibratiesondes en een op $^3$ He gebaseerde NMR-sonde, wat leidde tot een inflatie van de onzekerheden in specifieke kruiscontrole-termen om consistentie te waarborgen.
Blinding en Kruiscontroles: De analyse maakte gebruik van een multi-team aanpak met onafhankelijke blinding-offsets en uitgebreide afsluitingstests, inclusief histogram-swapping en starttijd-stabiliteitsscans, om de robuustheid van de resultaten te valideren.

Resultaten
De definitieve meting levert de volgende waarden voor het positieve muon anomalie magnetische moment:

Run-4/5/6-dataset: $a_\mu = 116,592,0710(162) \times 10^{-12}$ (139 ppb).
Gecombineerd met eerdere resultaten: Wanneer gecombineerd met Run-1 en Run-2/3 data, is het resultaat $a_\mu = 116,592,0705(148) \times 10^{-12}$ (127 ppb).
Experimenteel Wereldgemiddelde: Het nieuwe experimentele wereldgemiddelde, gedomineerd door de FNAL-metingen, is $a_\mu^{\text{Exp}} = 116,592,0715(145) \times 10^{-12}$ (124 ppb).

De totale onzekerheid is teruggebracht tot 127 ppb, waarmee het ontwerpdoel van het experiment met 10% is overtroffen. De statistische onzekerheid is 98 ppb, en de totale systematische onzekerheid is 78 ppb.

Significantie
Het artikel beweert dat dit resultaat de meest precieze meting van het muon magnetische anomalie tot nu toe is. De bereikte precisie en de stabiliteit van het experimentele resultaat over decennia dienen als een fundamentele benchmark voor elke toekomstige uitbreiding van het Standaardmodel. Het verslag benadrukt dat de consistentie van het resultaat over verschillende datasets, reconstructiemethoden en experimentele condities de experimentele techniek en de rigoureuze behandeling van systematische onzekerheden valideert. Het artikel concludeert door op te merken dat deze meting, in combinatie met de inspanningen van de Muon $g-2$ Theory Initiative, de volledigheid van het Standaardmodel blijft testen, hoewel de specifieke vergelijking met de theorie en de resulterende spanning in een apart gedeelte van het rapport worden besproken in plaats van als een primaire claim van dit metingsdocument zelf.