異常磁矩

在量子電動力學中，一個粒子的異常磁矩（）就是除去該粒子的磁矩（又稱磁偶極矩，用於量度磁源的強度）之外，從量子力學而來的額外影響，一般由带圈的費曼圖表示。

對應樹狀費曼圖的“狄拉克”磁矩（一般被視為經典結果）可由狄拉克方程求得。一般以g因子表示；狄拉克方程預測g=2。就例如電子的粒子而言，其觀測值與經典結果相差約千分之幾。這個差就是異常磁矩，以a表示，其定義如下：

 電子 

異常磁矩的單迴圈修正對應最早且最大的量子力學修正，而電子的異常磁矩單迴圈修正可由右圖的計算所得。這個計算還是相對地直接的，單迴圈結果為：

其中α為精細結構常數。這個結果最早由朱利安·施溫格於1948年得出，而這個數也被銘刻在他的墓碑之上。電子異常磁矩的量子電動力學公式係數的計算到2009年已經用到α4，而且已知解析值已逹到α3。量子電動力學的預測值與實驗觀測值在超過10位有效數字時仍然一致，因此電子異常磁矩是物理學史上確認準確性最高的常數。

現時的實驗與誤差為：

根據以上的數值，a的已知準確度大概為十億分之一（10-9）。要達到這樣的準確度，量度g時的準確度需達千億分之一（10-12）。

 μ子 

μ子的異常磁矩計算方式與電子的相近，它的量度可以作為標準模型的精密試驗。μ子的異常磁矩預測值包含三個部份：

。

首兩個部份分別代表電子和光子迴圈，以及W及Z玻色子迴圈，而它們可以通過第一原理的計算準確地得知。第三部分代表強子迴圈，而這部份不能單獨通過理論來準確得知。它需要使用通過量度電子─反電子（e+e-）碰撞時重子轉化成μ子所得的實驗比值（）來估算。實驗值與標準模型預測值的不確定度在2006年時超過標準差的3.6倍 ，意味着超越標準模型的物理學可能對此有所影響（或是理論／實驗誤差並不是完全受到控制）。這是標準模型與實驗間其中一項由來已久的差異。

布魯克黑文國家實驗室的E831實驗研究μ子與反μ子在不變外加磁場下的進動，實驗中粒子環繞密閉的貯存環運動 。

E821實驗對外公佈的平均值為：

其中第一個誤差是統計誤差，第二個是系統誤差Hoecker, A., Marciano, W. J. (2013), "The Muon Anomalous Magnetic Moment", in。

費米國立加速器實驗室有一項新的實驗，叫“缪子g-2”，他們計劃使用E821實驗用的磁鐵來改進這個數值的準確度。该实验2017年开始取数，美国中部时间2021年4月7日公布第一次公布结果：

实验值与标准模型预言的理论值相差4.2σ，这种偏差来自统计涨落的概率为1/40000。这暗示了可能存在的超越标准模型的物理学。

 τ子 
标准模型预言τ的异常磁矩是

而当前最精确的测量结果来自CERN的CMS实验

 複合粒子 
複合粒子的異常磁矩通常都相當大。由夸克組成且帶電荷的質子如此，而帶中性電荷的中子也是如此。

 參考文獻 
 引用 

 来源 
书籍


期刊文章


 外部連結 
 g-2實驗概述 

 參見 




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