⚛️ nuclear experiments

An improved direct limit on the muon electric dipole moment

Utilizando dados do Experimento Muon g-2 do Fermilab coletados entre 2019 e 2020, pesquisadores estabeleceram um novo limite direto de nível de confiança de 95% para o momento de dipolo elétrico do múon de $|d_\mu|<1,10\times10^{-19}~e\cdot$ cm, encontrando o valor medido consistente com zero.

Autores originais: 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)

Publicado 2026-08-12

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CC BY 4.0

Autores originais: 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)

Artigo original sob licença CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta é uma explicação gerada por IA do artigo abaixo. Não foi escrita nem endossada pelos autores. Para precisão técnica, consulte o artigo original. Ler aviso legal completo

O Caso de Detetive Cósmico: Caçando uma Inclinação Minúscula

Imagine o universo como uma pista de dança gigante e invisível onde cada partícula tem seu próprio ritmo único. Por décadas, os físicos têm tentado entender por que o universo é feito majoritariamente de matéria, com muito pouca antimatéria restante. De acordo com as melhores regras que temos (o Modelo Padrão), matéria e antimatéria deveriam ter sido criadas em quantidades iguais e depois se aniquilado mutuamente, não deixando nada para trás. Mas estamos aqui, então algo deve ter desequilibrado a balança.

Para encontrar o culpado, os cientistas procuram pela "quebra de simetria". Pense em um pião girando perfeitamente. Se ele gira perfeitamente ereto, parece o mesmo de todos os ângulos. Mas se ele oscila ou inclina, essa simetria é quebrada. No mundo das partículas subatômicas, existem duas maneiras principais de uma partícula "oscilar": ela pode ter um momento de dipolo magnético (como um minúsculo ímã de barra) ou um momento de dipolo elétrico (EDM). O magnético é como a agulha de uma bússola; sabemos que ele existe. O elétrico, no entanto, é o fantasma na máquina. Se uma partícula possui um EDM, isso significa que suas cargas positiva e negativa estão ligeiramente separadas, criando uma minúscula "inclinação" elétrica que viola as regras de simetria do tempo e do espaço. Encontrar essa inclinação seria como descobrir um ingrediente secreto na receita cósmica que explica por que existimos. Mas, até agora, esse ingrediente tem sido incrivelmente difícil de encontrar, escondendo-se nas sombras de nossos experimentos mais sensíveis.

A Busca pela Inclinação Invisível

Neste capítulo mais recente da caçada, a Colaboração Muon g-2 no Fermilab lançou um novo olhar sobre o múon, um primo pesado do elétron. Eles queriam ver se o múon possui esse elusivo momento de dipolo elétrico. Imagine um múon como um giroscópio minúsculo e hiperveloz girando dentro de uma pista magnética gigante. Enquanto ele percorre a pista, seu spin geralmente oscila em um círculo horizontal previsível, como um pião precessando sobre uma mesa.

A grande ideia da equipe foi simples, mas astuta: se o múon tiver um momento de dipolo elétrico, as forças elétricas dentro do laboratório empurrariam sua "separação de carga elétrica", fazendo com que seu eixo de spin se inclinasse levemente para cima ou para baixo, para fora da pista plana. É como se você estivesse girando um pião sobre uma mesa e alguém soprasse suavemente o ar pela lateral, fazendo o pião se inclinar. Os pesquisadores não procuraram pela inclinação diretamente; em vez disso, observaram os múons enquanto eles decaíam em pósitrons (antielétrons). Devido à maneira como os múons decaem, os pósitrons são disparados em uma direção específica em relação ao spin do múon. Se o spin estiver inclinado, os pósitrons voarão, em média, em um ângulo vertical ligeiramente diferente do esperado.

A equipe analisou dados de 2019 e 2020, rastreando bilhões desses eventos de decaimento. Eles usaram um conjunto especial de "rastreadores de palha" (straw trackers) — essencialmente um anel de tubos ocos que atuam como olhos de alta tecnologia para capturar os pósitrons e medir seus caminhos com incrível precisão. Ao medir o ângulo vertical médio desses pósitrons ao longo do tempo, eles poderiam ver se havia uma oscilação rítmica que correspondesse à assinatura de um momento de dipolo elétrico.

O Resultado: Um Spin Muito Plano

Após processar os números e passar por um processo rigoroso para garantir que nenhum erro oculto estivesse distorcendo os resultados, a resposta veio: o múon não inclinou. Os dados mostraram que o ângulo vertical médio dos pósitrons era consistente com zero inclinação. O valor medido para o momento de dipolo elétrico do múon é $d_\mu = (-0,35 \pm 0,19_{\text{est}} \pm 0,34_{\text{sist}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ .

Como este número é muito próximo de zero e a margem de incerteza inclui o zero, a equipe concluiu que não encontrou um momento de dipolo elétrico permanente. Em vez disso, eles estabeleceram um novo e mais rigoroso limite para o quão grande ele poderia ser. Eles afirmaram que, com 95% de confiança, o momento de dipolo elétrico do múon é menor que $1,10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$ .

Este é um avanço significativo em relação ao limite anterior do Brookhaven National Laboratory, estreitando a rede por um fator de 1,5. Embora este resultado não revele o "ingrediente secreto" que explica o desequilíbrio entre matéria e antimatéria, ele descarta uma ampla gama de teorias que previam uma inclinação maior. Os autores observam que este resultado é limitado por incertezas sistemáticas — especificamente, o quão perfeitamente os detectores de rastreamento estavam alinhados. Eles esperam que, com mais dados de corridas futuras, possam alinhar os detectores ainda melhor e reduzir ainda mais esse limite, continuando a busca por essa minúscula, e definidora do universo, oscilação.

Resumo Técnico: Um Limite Direto Melhorado no Momento de Dipolo Elétrico do Múon

Problema e Motivação
A assimetria observada entre matéria e antimatéria no universo não pode ser explicada pelas fontes conhecidas de violação de carga-paridade (CP) dentro do Modelo Padrão (SM) [1, 2]. Momentos de dipolo elétrico (EDM) violam tanto as simetrias de paridade (P) quanto de reversão temporal (T); sob a suposição de conservação de CPT, um EDM não nulo implica violação de CP. Embora nenhum partícula ou estado ligado fundamental (como o nêutron) tenha sido observado até o momento possuindo um EDM [3–5], a previsão do SM para o EDM do múon é desprezível ( $O(10^{-38})$ e·cm) [6]. Limites indiretos derivados de medições de EDM do elétron ou interações de loops de múons em núcleos dependem de suposições (como a de violação mínima de sabor) que podem não se sustentar em física Além do Modelo Padrão (BSM) [7–10]. Consequentemente, uma medição direta do EDM do múon é crítica. Um resultado inconsistente com zero próximo aos limites experimentais atuais contradiria o SM e restringiria teorias BSM [13, 14].

Metodologia
Esta análise utiliza dados do Experimento Muon $g-2$ do Fermilab coletados entre 2019 e 2020 (Run-2, Run-3a e Run-3b). O experimento emprega um feixe de múons positivos altamente polarizados injetados em um anel de armazenamento superferrico de 1,45 T com um "momento mágico" de 3,094 GeV/c, onde a contribuição do campo elétrico para a precessão do spin desaparece.

Princípio de Medição: Na presença de um EDM não nulo ( $d_\mu$ ), um torque é exercido sobre o spin do múon, inclinando o plano de precessão do spin para fora do plano horizontal. Esta inclinação ( $\delta$ ) induz uma oscilação no ângulo de decaimento vertical médio ( $\langle \theta_y \rangle$ ) dos pósitrons provenientes dos decaimentos de múons. Esta oscilação ocorre na frequência de precessão anômala ( $\omega_a$ ), mas está $\pi/2$ fora de fase com a oscilação padrão de precessão de spin.
Detecção: A análise baseia-se em estações de rastreadores de palha (straw trackers) em vácuo (S12 e S18) para medir as trajetórias dos pósitrons de decaimento. O conjunto de dados compreende $2,34 \times 10^9$ pósitrons detectados dentro de uma janela de tempo específica (26,2 a 602,4 $\mu$ s após a injeção).
Estratégia de Análise: O ângulo de decaimento vertical $\langle \theta_y \rangle$ é agrupado (binning) módulo o período de precessão. Os dados são ajustados a uma função contendo componentes em fase ( $C_a$ ) e fora de fase ( $S_a$ ) em relação à precessão anômala. A amplitude $S_a$ é diretamente proporcional ao EDM.
Correções e Sistemáticas:
- Fatores-R: A amplitude medida é corrigida para o boost de Lorentz ( $R_\gamma$ ), polarização do feixe ( $R_P$ ), dispersão do ângulo de decaimento dependente do momento ( $R_{e^+}$ ) e aceitação do detector ( $R_{acc}$ ).
- Mascaramento (Blinding): A análise foi mascarada pela injeção de um sinal de oscilação desconhecido. Uma verificação inicial de "desmascaramento suave" revelou uma discrepância, levando a uma revisão interna que identificou um desalinhamento vertical dos rastreadores e incertezas no campo magnético longitudinal.
- Sinais Semelhantes a EDM: Correções foram aplicadas para sinais falsos decorrentes do desalinhamento vertical do rastreador (que altera a posição vertical média) e componentes de campo magnético radial (que induzem uma inclinação no referencial de repouso). Uma medição do campo magnético longitudinal também foi utilizada para atribuir uma incerteza.

Principais Contribuições e Resultados
O artigo apresenta um novo limite direto no EDM do múon baseado na análise combinada de 48 medições independentes (através de três corridas, duas estações e oito intervalos de momento).

Resultado Final: A medição combinada produz um EDM de múon de:
$d_\mu = (-0,35 \pm 0,19_{\text{estat}} \pm 0,34_{\text{sist}}) \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm}$
Este resultado é consistente com zero.
Limites: Com base no procedimento de Feldman-Cousins, o artigo estabelece um limite superior de um lado de:
$|d_\mu| < 1,10 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{a 95\% CL}$
$|d_\mu| < 0,98 \times 10^{-19} \text{ e}\cdot\text{cm} \quad \text{a 90\% CL}$
Decomposição da Incerteza: O resultado é limitado por sistemáticas. A fonte dominante de incerteza sistemática (3,12 $\times 10^{-20}$ e·cm) provém da correção para o alinhamento vertical dos rastreadores. Outras contribuições significativas incluem o alinhamento da reconstrução de trajetória e o acoplamento da dinâmica do feixe à aceitação. A incerteza estatística é de 1,87 $\times 10^{-20}$ e·cm.
Comparação: A incerteza total deste resultado é um fator de 2,3 menor do que o melhor limite direto anterior do experimento do Brookhaven National Laboratory (BNL E821) ( $|d_\mu| < 1,8 \times 10^{-19}$ e·cm).

Significância
O artigo afirma que este resultado estabelece um novo limite direto no EDM do múon, melhorando o limite anterior de nível de confiança de 95% por um fator de 1,5. Os autores observam que o resultado atual é limitado por incertezas sistemáticas, especificamente a determinação do alinhamento vertical. Eles afirmam que esta incerteza é limitada estatisticamente e espera-se que melhore significativamente quando o conjunto completo de dados das corridas futuras (Runs 4, 5 e 6) for incluído, o que fornecerá 2,5 vezes mais estatísticas do que apresentado nesta análise. A medição permanece consistente com a previsão do Modelo Padrão e fornece uma restrição rigorosa para teorias BSM.

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