费米实验室首次观测到μ子异常磁矩的实验结果显示，基本粒子μ子的行为与标准模型的理论预言不一致。这一结果与美国布鲁克海文国家实验室早前的实验结果一致。两个实验结合起来为新物理的存在提供了有力证据，表明世界上可能存在新的未知粒子或力。
介子异常磁矩储存环的顶视图。在环内以接近光速顺时针旋转约 500 次（64 微秒）后，介子将衰变。介子异常磁矩实验将通过测量介子衰变产物（电子）来获得介子的磁性。图片来源：费米实验室
经过漫长的等待，美国能源部费米国家实验室的μ子反常磁矩实验首次结果公布：基本粒子μ子的行为与标准模型的理论预测不一致。这是迄今为止最精确的实验结果，也是里程碑式的突破。这一结果为μ子物理领域发现新物理提供了有力证据。μ子可以作为新物理的探针留学之路，探测未知的相互作用。
意大利核物理研究所物理学家、μ子反常磁矩实验联合发言人格拉齐亚诺·维南佐尼表示：“今天是一个伟大的日子，不仅我们期待着这一天，整个国际物理学界都期待着这一天的到来。年轻人在这次实验中发挥了很大的作用，正是他们的才华、创造力和热情，才使得我们能够取得如此优异的成果。”
介子比其近亲电子重 200 倍。它们是在宇宙射线穿透地球大气层时自然产生的。它们也可以通过粒子加速器大量产生，例如费米实验室的质子加速器。与电子一样，介子具有固有磁矩。当置于强磁场中时，介子的磁矩方向会进动或摆动，就像陀螺摆动一样。介子的固有磁矩的大小决定了它进动的频率，两者之间的比率称为“旋磁比”（也称为“g 因子”）。该比率可以通过理论精确计算。当介子在磁场中旋转时，它还会与时空最深处的挥发性量子泡沫相互作用。这些短暂的气泡（也称为“虚拟粒子”）会影响 g 因子，导致介子的进动速率加快或减慢一点。 粒子物理学的标准模型对这种不寻常的磁效应做出了非常准确的预测。但如果量子泡沫包含新的、未知的力或粒子，标准模型的预测就会失效。
“我们测量了介子与周围世界的相互作用。当理论学家使用已知的标准模型来计算这种相互作用时，他们得到的答案与我们不同，”肯塔基大学物理学家、介子异常磁矩模拟数据组负责人雷内·法塔米 (Renee ) 说道。“这强烈表明，现有理论之外还存在一些新的东西，而介子对此非常敏感。”
研究人员此前在布鲁克海文实验室进行过类似的实验，在2001年结束之前发现了一些迹象，表明μ子的行为与标准模型不一致。新的实验结果更加精确，与布鲁克海文实验的结果一致，但与理论计算不一致。
目前理论计算的结果是g因子=2.（86），异常磁矩：0.（43）
新的综合实验测量结果为g因子=2.（82），异常磁矩：0.（41）
费米实验室和布鲁克海文国家实验室的联合测量结果与理论值的误差在 4.2 个标准差以内，略小于 5 个标准差，这是科学家宣布发现的最终标准。这已经是非常有力的证据了，统计误差概率仅为四万分之一。
介子异常磁矩储存环的构造照片。来源：费米实验室
2013 年，布鲁克海文国家实验室的 50 英尺（16 米）超导储存环通过陆路和海路从纽约长岛运送到芝加哥郊区的费米实验室，行程 3,200 英里（5,200 公里）。费米实验室拥有一台大型粒子加速器，可以产生美国最强的μ子束。在接下来的四年里，研究人员建造了各种实验设备；调整和校准了极其均匀的磁场；开发了新的检测技术、仪器和模拟程序；并彻底测试了整个系统。
介子异常磁矩实验将一束介子送入储存环，它们在那里以接近光速的速度旋转数千次。储存环周围的探测器使科学家能够测量介子的进动频率。
国际合作研究μ子异常磁矩的照片
目前，μ子异常磁矩国际合作组由来自7个国家、35个研究机构的近200名研究人员组成。在运行的第一年（2018年），μ子异常磁矩实验收集的数据量超过了所有先前实验的总和。现在，μ子异常磁矩国际合作组已经分析了超过80亿个μ子的数据。
“距离上一次布鲁克海文实验结束已经过去了 20 多年，终于找到答案真是令人欣慰，”费米实验室科学家克里斯·波利 (Chris Polly) 说，他现在是这项实验的联合发言人，曾在布鲁克海文担任研究生。费米实验室实验的第二波和第三波数据的分析正在进行中，实验还在收集第四波数据，第五波数据即将到来。通过分析所有五波数据物理学家费米理论，科学家将能够进行更精确的测量，并对寻找新物理学更有信心。“到目前为止，我们只分析了 6% 的数据物理学家费米理论，虽然第一次测量非常令人兴奋，但未来几年我们还有很多东西要学，”波利说。“对介子进行超精确测量是一项了不起的成就。介子异常矩实验将为未来几年寻找标准模型以外的新物理学提供指导，”费米实验室副主任乔·莱肯 (Joe Lycan) 说。 “这是粒子物理学的一个里程碑时刻，费米实验室正在进行尖端研究。”
2012年，上海交通大学成立了μ子物理团队，参与费米国家实验室的μ子g-2实验，主要成员包括李良教授、Kim-Siang Khaw副教授等。交大团队在反常磁矩测量方面与费米国家实验室、阿贡国家实验室、华盛顿大学等国际知名学术机构开展了长期密切合作。交大团队前期在量热器研制和束流测试方面作出了重要贡献，后期在探测器仿真、束流动力学优化设计、事件重构、能量与时间校准、离线数据分析等实验诸多方面做出了突出贡献。交大团队还参与了精密磁场的测量与校准，是目前合作组中参与各项测量任务最全面的实验团队之一。 交大团队成员对μ子反常磁矩第一阶段物理数据的μ子进动频率（六个主要独立分析结果之一）和磁场测量（三个主要独立分析结果之一）以及束流动力学修正（四个主要修正之一）进行了详细的数据分析，即将在 （PRL）和三本 （PRA、PRAB、PRD）上发表合作首批物理成果，并担任论文主要作者。
物理与天文学院李亮教授是费米反常磁矩实验早期成员之一，目前担任离线数据组联合召集人兼合作组秘书长，主导离线数据生成、分析和模拟相关工作。
Kim-Siang Khaw 副教授于 2015 年加入 μ 子异常磁矩实验，并于 2019 年加入李政道研究所，担任束流动力学校正效应小组联合召集人。他负责使用超级计算机进行海量数据模拟，并开发针对重大系统误差的新型数据分析方法。
团队其他成员包括博士生李卞之、硕士生褚兆林、博士生胡月凯、博士后Ereme （）、博士后李迪凯（已离站）。
4月9日下午，物理与天文学院与李政道研究所联合举办的李政道前沿论坛暨学术报告会（2019），对这一里程碑式的成果进行了详细解读。
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