⚛️ nuclear experiments

An improved direct limit on the muon electric dipole moment

Gebruikmakend van gegevens van het Fermilab Muon g-2 experiment verzameld tussen 2019 en 2020, stelden onderzoekers een nieuwe directe 95% betrouwbaarheidslimiet vast op het elektrische dipoolmoment van de muon van $|d_\mu|<1,10\times10^{-19}~e\cdot$ cm, waarbij zij de gemeten waarde consistent met nul vonden.

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 (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)

Gepubliceerd 2026-08-12

📖 4 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 (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)

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

Het Kosmische Detectiveverhaal: De Jacht op een Minuscule Kanteling

Stel je het universum voor als een gigantische, onzichtbare dansvloer waar elk deeltje zijn eigen unieke ritme heeft. Decennialang proberen natuurkundigen te begrijpen waarom het universum voornamelijk uit materie bestaat, met slechts een heel klein beetje antimaterie die over is gebleven. Volgens de beste regels die we hebben (het Standaardmodel) zouden materie en antimaterie in gelijke hoeveelheden moeten zijn ontstaan en elkaar vervolgens moeten hebben geannihileerd, waardoor er niets over zou blijven. Maar we zijn hier, dus iets moet de balans hebben doen doorslaan.

Om de schuldige te vinden, zoeken wetenschappers naar "symmetriebreking". Denk aan een perfect draaiende tol. Als hij perfect rechtop draait, ziet hij er vanuit elke hoek hetzelfde uit. Maar als hij wiebelt of kantelt, is die symmetrie gebroken. In de wereld van subatomaire deeltjes zijn er twee belangrijke manieren waarop een deeltje kan "wiebelen": het kan een magnetisch dipoolmoment hebben (als een piepklein staafmagneetje) of een elektrisch dipoolmoment (EDM). Het magnetische is als een kompasnaald; dat weten we. Het elektrische is echter de geest in de machine. Als een deeltje een EDM heeft, betekent dit dat zijn positieve en negatieve ladingen licht van elkaar gescheiden zijn, wat een minuscule elektrische "kanteling" creëert die de regels van tijd- en ruimtesymmetrie schendt. Het vinden van deze kanteling zou zijn als het ontdekken van een geheim ingrediënt in het kosmische recept dat verklaart waarom wij bestaan. Maar tot nu toe is dit ingrediënt ongelooflijk moeilijk te vinden gebleven, verborgen in de schaduwen van onze meest gevoelige experimenten.

De Zoektocht naar de Onzichtbare Kanteling

In dit nieuwste hoofdstuk van de jacht heeft de Muon g-2 Collaboratie bij Fermilab een frisse blik geworpen op de muon, een zware neef van het elektron. Ze wilden zien of de muon dit ongrijpbare elektrische dipoolmoment heeft. Stel je een muon voor als een kleine, hyper-snelle gyroscoop die draait binnen een gigantische, magnetische racebaan. Terwijl hij rondraast, wiebelt zijn spin meestal in een voorspelbare horizontale cirkel, zoals een draaiende top die precessie vertoont op een tafel.

Het grote idee van het team was simpel maar slim: als de muon een elektrisch dipoolmoment heeft, zouden de elektrische krachten in het laboratorium druk uitoefenen op zijn "elektrische ladingsscheiding", waardoor de as van zijn spin licht omhoog of omlaag kantelt, uit de vlakke racebaan. Het is alsof je een top op een tafel laat draaien en iemand zachtjes lucht van de zijkant blaast, waardoor de top naar één kant leunt. De onderzoekers zoch even niet direct naar de leunbeweging; in plaats daarvan observeerden ze de muonen terwijl ze vervielen in positronen (anti-elektronen). Vanwege de manier waarop muonen vervallen, schieten de positronen in een specifieke richting uit ten opzichte van de spin van de muon. Als de spin gekanteld is, zullen de positronen gemiddeld genomen onder een iets andere verticale hoek wegvliegen dan verwacht.

Het team analyseerde gegevens uit 2019 en 2020 en volgde miljarden van deze vervalgebeurtenissen. Ze gebruikten een speciale set "stro-trackers"—in feite een ring van holle buizen die fungeren als hightech-ogen om de positronen op te vangen en hun paden met ongelooflijke precisie te meten. Door de gemiddelde verticale hoek van deze positronen in de loop van de tijd te meten, konden ze zien of er een ritmische wiebel was die overeenkwam met de handtekening van een elektrisch dipoolmoment.

Het Resultaat: Een Zeer Vlakke Spin

Na het verwerken van de cijfers en het doorlopen van een rigoureus proces om te garanderen dat geen verborgen fouten de resultaten beïnvloedden, was het antwoord: de muon kantelde niet. De gegevens toonden aan dat de gemiddelde verticale hoek van de positronen consistent was met nul kanteling. De gemeten waarde voor het elektrische dipoolmoment van de muon is $d_\mu = (-0.35 \pm 0.19_{\text{stat}} \pm 0.34_{\text{sys}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ .

Omdat dit getal zo dicht bij nul ligt en het onzekerheidsbereik nul bevat, concludeerde het team dat ze geen permanent elektrisch dipoolmoment hebben gevonden. In plaats daarvan hebben ze een nieuwe, striktere limiet vastgesteld voor hoe groot het maximaal zou kunnen zijn. Ze stelden met 95% zekerheid dat het elektrische dipoolmoment van de muon kleiner is dan $1.10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ .

Dit is een significante verbetering ten opzichte van de vorige beste limiet van het Brookhaven National Laboratory, waarbij het net met een factor 1,5 is vernauwd. Hoewel dit resultaat niet de "geheime ingrediënt" onthult die de materie-antimaterie-onbalans verklaart, sluit het wel een breed scala aan theorieën uit die een grotere kanteling voorspelden. De auteurs merken op dat dit resultaat wordt beperkt door systematische onzekerheden—specifiek, hoe perfect de tracking-detectoren waren uitgelijnd. Ze verwachten dat ze met meer gegevens uit toekomstige runs de detectoren nog beter kunnen uitlijnen en deze limiet nog verder naar beneden kunnen brengen, om zo de zoektocht naar die minuscule, universum-bepalende wiebel voort te zetten.

Technische Samenvatting: Een verbeterde directe limiet op het elektrische dipoolmoment van het muon

Probleem en Motivatie
De waargenomen materie-antimaterie-asymmetrie van het universum kan niet worden verklaard door de bekende bronnen van lading-pariteit (CP) schending binnen het Standaardmodel (SM) [1, 2]. Elektrische dipoolmomenten (EDM's) schenden zowel pariteit (P) als tijdreversie (T) symmetrieën; onder de aanname van CPT-conservering impliceert een niet-nul EDM CP-schending. Hoewel geen enkel fundamenteel deeltje of gebonden toestand (zoals het neutron) tot nu toe een EDM is waargenomen [3–5], is de voorspelling van het SM voor het muon-EDM verwaarloosbaar ( $O(10^{-38})$ e·cm) [6]. Indirecte limieten afgeleid van elektron-EDM-metingen of muon-lusinteracties in kernen berusten op aannames (zoals minimale flavor-violatie) die mogelijk niet standhouden in de fysica buiten het Standaardmodel (BSM) [7–10]. Daarom is een directe meting van het muon-EDM cruciaal. Een resultaat dat inconsistent is met nul nabij de huidige experimentele limieten, zou het SM tegenspreken en BSM-theorieën beperken [13, 14].

Methodologie
Deze analyse maakt gebruik van gegevens van het Fermilab Muon $g-2$ Experiment verzameld tussen 2019 en 2020 (Run-2, Run-3a en Run-3b). Het experiment maakt gebruik van een bundel hoog gepolariseerde positieve muonen geïnjecteerd in een 1,45 T superferritische opslagring met een "magic momentum" van 3,094 GeV/c, waarbij de bijdrage van het elektrische veld aan de spinprecessie verdwijnt.

Meetprincipe: In de aanwezigheid van een niet-nul EDM ( $d_\mu$ ), wordt een koppel uitgeoefend op de muonspin, wat het vlak van de spinprecessie uit het horizontale vlak kantelt. Deze kanteling ( $\delta$ ) induceert een oscillatie in de gemiddelde verticale vervalhoek ( $\langle \theta_y \rangle$ ) van positronen van muonvervallen. Deze oscillatie vindt plaats bij de anomalieën-precessiefrequentie ( $\omega_a$ ) maar is $\pi/2$ uit fase met de standaard spinprecessie-oscillatie.
Detectie: De analyse vertrouwt op in-vacuüm straw tracker stations (S12 en S18) om de trajecten van vervalpositronen te meten. De dataset bevat $2,34 \times 10^9$ gedetecteerde positronen binnen een specifiek tijdsvenster (26,2 tot 602,4 $\mu$ s na injectie).
Analyse-strategie: De verticale vervalhoek $\langle \theta_y \rangle$ wordt ingedeeld modulo de precessieperiode. De data wordt gefit aan een functie die in-fase ( $C_a$ ) en uit-fase ( $S_a$ ) componenten bevat ten opzichte van de anomalieën-precessie. De amplitude $S_a$ is direct evenredig met de EDM.
Correcties en Systematiek:
- R-factoren: Het gemeten amplitude wordt gecorrigeerd voor Lorentz-boost ( $R_\gamma$ ), bundelpolarisatie ( $R_P$ ), momentum-afhankelijke vervalhoekspreiding ( $R_{e^+}$ ) en detectoracceptatie ( $R_{acc}$ ).
- Blinding: De analyse werd geblindeerd door een onbekend oscillatiesignaal te injecteren. Een initiële "soft unblinding" controle onthulde een discrepantie, wat leidde tot een interne review die een verticale misuitlijning van de trackers en onzekerheden in het longitudinale magnetische veld identificeerde.
- EDM-achtige signalen: Correcties werden toegepast voor valse signalen voortvloeiend uit verticale tracker-misuitlijning (die de gemiddelde verticale positie verandert) en radiale magnetische veldcomponenten (die een kanteling in het ruststelsel induceren). Een meting van het longitudinale magnetische veld werd ook gebruikt om een onzekerheid toe te wijzen.

Belangrijkste Bijdragen en Resultaten
Het artikel presenteert een nieuwe directe limiet op het muon-EDM op basis van de gecombineerde analyse van 48 onafhankelijke metingen (over drie runs, twee stations en acht momentum-bins).

Eindresultaat: De gecombineerde meting levert een muon-EDM op van:
$d_\mu = (-0,35 \pm 0,19_{\text{stat}} \pm 0,34_{\text{sys}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$
Dit resultaat is consistent met nul.
Limieten: Gebaseerd op de Feldman-Cousins procedure stelt het artikel een eenzijdige bovengrens vast van:
$|d_\mu| < 1,10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{bij 95\% CL}$
$|d_\mu| < 0,98 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{bij 90\% CL}$
Onzekerheidsverdeling: Het resultaat is beperkt door systematische onzekerheden. De dominante bron van systematische onzekerheid (3,12 $\times 10^{-20}$ e·cm) komt voort uit de correctie voor de verticale uitlijning van de trackers. Andere significante bijdragen zijn track reconstructie uitlijning en de koppeling van de bundeldynamica aan de acceptatie. De statistische onzekerheid is 1,87 $\times 10^{-20}$ e·cm.
Vergelijking: De totale onzekerheid van dit resultaat is een factor 2,3 kleiner dan de vorige beste directe limiet van het Brookhaven National Laboratory (BNL E821) experiment ( $|d_\mu| < 1,8 \times 10^{-19}$ e·cm).

Betekenis
Het artikel beweert dat dit resultaat een nieuwe directe limiet op het muon-EDM vaststelt, waarbij de vorige 95% betrouwbaarheidsniveau limiet met een factor 1,5 is verbeterd. De auteurs merken op dat het huidige resultaat wordt beperkt door systematische onzekerheden, specifiek de bepaling van de verticale uitlijning. Zij stellen dat deze onzekerheid statistisch beperkt is en naar verwachting aanzienlijk zal verbeteren wanneer de volledige dataset van toekomstige runs (Runs 4, 5 en 6) wordt opgenomen, die 2,5 keer zoveel statistiek zullen bieden als de gepresenteerde analyse. De meting blijft consistent met de voorspelling van het Standaardmodel en biedt een strikte beperking voor BSM-theorieën.

Het Kosmische Detectiveverhaal: De Jacht op een Minuscule Kanteling

De Zoektocht naar de Onzichtbare Kanteling

Het Resultaat: Een Zeer Vlakke Spin

Meer zoals dit