2021年4月7日上午，美国费米国家加速器实验室（Fermi National Accelerator Laboratory, FNAL）选择召开网络视频发布会，公布了缪子g-2实验组对于缪子反常磁矩的首个测量结果。一石激起千层浪，现有结果与粒子物理标准模型预言之间4.2倍标准差的偏离，不仅吸引了全球粒子物理学家的关注，也引来了媒体的目光。一时间，超出标准模型的新物理再次成为了大家讨论的话题。
缪子是什么？“g-2”是什么意思？这个实验结果到底告诉我们什么？
书归正传，让我们从头说起。这个实验测量了缪子的反常磁矩，那么磁矩是什么呢？人类对磁现象的认识，已经有数千年的历史。这大概要感谢自然界中的天然磁化物，比如大家常见的磁铁，俗称吸铁石。在我国，从两千多年前春秋时期就对磁石（当时记为“慈石”）有所记载，包括《管子》、《山海经》、《鬼谷子》在内的古文献都提到了这种特殊的“石头”。
现代物理知识杂志介绍《现代物理知识》相关内容，推荐重点文章，宣传相关活动。人类虽然也在不断地积累对自然的认识，但是鲜有定量系统的处理方法。这种情况被杰出的英国物理学家伊萨克·牛顿所终结。伟大的牛爵爷，几乎凭借一己之力，改变了人们描述自然规律的手段。从他开始，人们用公式和数学总结和预言自然规律。
如果有一个带电的陀螺，当它转起来的时候，由于它身上的电荷跟随它的自转在运动，那实际上就是一群环形电流。所以，一个匀角速度自转的陀螺，或者一个匀角速度自转的物体，会像一节磁铁一样，而这节“磁铁”的南北极，就沿着自转轴的方向。
1925年8月，来自荷兰莱顿的青年物理学家乌伦贝克和古施密特，对解决长久以来氢原子光谱精细结构中的一个疑难提出了建议，他们在一个简单的公式中通过猜测手动加了一个1/2。两位小伙子大概没有想到，这个人为参数1/2的背后，反映了量子物理和时空结构相结合的深刻结果。
二十世纪的前三十年，是理论物理的革命时期，可谓“遍地是黄金”。1925到1926年间量子力学的建立，无疑是其中最重要的成果之一。从此之后，物理学家在面对量子效应的时候，终于摆脱了自波尔的旧量子论以来半经典、半人为的处理方法，有了一个理论框架。
缪子的发现解决了什么问题吗？坦率地讲，除了解释了宇宙线硬成分，在当时似乎没有其他用处。它除了比电子重很多以外，其他性质与电子几乎完全一致。由于太重，缪子无法长期存在，它会变成一个电子和一对正反中微子，这个过程称为“衰变”。
在费米实验室的测量结果之前，物理学家已经不止一次测量过缪子的反常磁矩。其中最为著名的实验，就是美国布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory, BNL）的E821实验。
如何测量缪子磁矩呢？缪子的寿命只有短短的2微秒，显然不可能把它老老实实放在磁场里观察。物理学家们利用了一种带磁矩的粒子在匀强磁场中运动的特有现象——托马斯进动。
2021年4月7日当地时间上午10点，费米实验室缪子反常磁矩合作组召开线上新闻发布会，公布了他们对缪子反常磁矩测量的最新结果。新的结果与E821实验组的结果基本一致，但其中心值略微接近了标准模型的预言，且具有更小的实验误差。当物理学家们综合了布鲁克海文国家实验室的结果后，最终得到精度提高到了百万分之0.35，而标准模型理论的预言为精度为百万分之0.43。
新的结果表明，实验结果比标准模型理论的预言大了4.2倍标准差。
在众多介绍这次实验结果的重要意义的文章中，都提到了理论与实验结果的不一致性达到了4.2倍标准差。这意味着，这么大的偏离仅仅源于各种误差的概率，不足0.002%。换句话说，这里面一定是哪里出了问题。尽管金标准是5个σ，费米实验室新公布的缪子反常磁矩超出标准模型预言4.2σ的结果，仍然吸引了众多物理学家的关注。
由于这一实验的测量结果非常精密，数据量极大，因此不太可能是随机统计涨落的后果。物理学家们普遍认为，它的背后一定有更为基本的原因。目前对这样几种可能性的讨论比较多。第一种可能性，就是真的存在超出标准模型的新物理，并且缪子反常磁矩就是新物理的信号。
展望未来，费米国家实验室的缪子反常磁矩实验，以及前不久大型强子对撞机上的LHCb实验组对于B介子衰变中轻子同一性的测量得到的高于3倍标准差的反常，可能是后疫情时代高能物理高亮度前沿的第一批结果中，最吸引人的结果之一。理论家和实验家将在今后的一段时间继续关注这些问题。