2023年8月10日，美國能源部費米國家實驗室宣布了在物理學界 備受期待的一項成果：物理學家對 μ子的一種 反常磁矩的特性有了 全新的測量結果， 比之前的測量結果精度提高了一倍。

一朵遮在現代物理學頭頂的巨大烏云因此測量結果，又被稍微撥開了一些。如果這個結果繼續不斷往下精確的話， 或許在不久的將來，人類將發現第五種力！這對我們意味著什麼？其實，這 不僅是物理學的巨大突破，更將為我們普通老百姓的生活帶來不可估量的影響。

但，對于與高深莫測的物理學距離甚遠的我們普通老百姓來說，要理解這個成果是非常困難的。什麼是μ子？它的反常磁矩又是啥？為什麼說對μ子反常磁矩的測量可以突破現代物理學？如果一切順利，預測成真，我們的生活又會迎來怎樣的變化？

這都是我們關心的問題。往下看，給你一個最 通俗易懂的解答！

神秘的μ子與它的反常磁矩——第五種力的發現

要知道μ子是什麼，你得先了解 「基本粒子」的概念。隨著對物理學的研究越發深刻，人們逐漸發現構成世間萬物的，不是我們肉眼可見的最小物質，比如灰塵、沙子，而還存在 更小的構成因素，并且，每種不同物質的 構成因素及結構還各不相同。

于是，人們給這些構成物質的 最小或最基本的單位取了個名字—— 「基本粒子」。基本粒子 比我們更熟悉的原子、分子還要小得多，哪怕用最先進的電子顯微鏡也無法觀測到。根據參與的物理作用， 基本粒子被分為三大類：夸克、輕子和傳播子。科學家們一般要通過 粒子加速器，才能在粒子的碰撞中觀測到它們的性質。

μ子就是基本粒子的一種，再細分，則是一種 輕子。在中文語境中，人們也稱它為渺子或繆子。其他常見的基本粒子，還有如Z玻色子、W玻色子、電中微子、電子等等。

說起電子，我們就又有了一點熟悉的感覺。 電子是人類最早發現的基本粒子，而你如果對物理學稍加了解，你就會知道這麼一句話——「一切原子都由一個帶正電的原子核和圍繞它運動的若干電子組成。」簡單地說，就是 原子核和電子組成了原子。用模型表示，就是這樣：

用電子與μ子對比，你能更容易理解μ子的存在： μ子和電子很相似，它們攜帶 相同的電荷，內部都有 自旋。但 μ子的質量比電子大200多倍，所以μ子也時常被看作是一種 重電子。

打個比方，μ子和電子就像 兩個不斷旋轉的小球，但μ子比電子重得多。同時，μ子的 自旋讓其內部形成了磁力，因此μ子有著 磁矩。磁矩是一種物理量，用來描述載流線圈或微觀粒子的磁性。 通俗地說，μ子的磁矩就是μ子內部磁力的具象化、數字化。

既然是 由于自轉產生的磁力，那麼 μ子的磁性就會與其旋轉的性質有關，用術語說，這個旋轉的性質叫做「 角動量量子數」，簡單地理解，就是 μ子以何種方式、怎樣的速度進行旋轉的具象化、數字化。

為啥物理學要把什麼現象都搞個公式、搞個數字或者代號出來呢？很簡單，這是為了 方便進行計算，以進行某種 猜想，再 驗證各種猜想。畢竟，「 數學物理不分家」。

于是，在對μ子的 自旋磁矩和 自旋角動量的長期觀測中，科學家發現，它們的比值（ 旋磁比）存在一定的規律，是一個 無量綱的常數，也就是說，列不出來公式，但可以用 字母g來表示這個比值，且這個比值應該是一個 規定的數字。

1935年，科學家們測量出，μ子的旋磁比 g為2。但在1948年，這個結論很快被推翻，科學家們又得出了全新的μ子旋磁比 g——2.00238。雖然只與上一次的結果存在非常細微的差距，但也帶來了 量子力學的巨大進步。

2006年，美國布魯克海文國家實驗室再次測量了μ子的g，得出了 理論上的g值：2.00233183608±0.00000000108。然而，在具體測量后，科學家們卻發現，理論與實際存在誤差， 實際上的g值應該為2.00233184160±0.00000000063。雖然是極其小的差距，但科學家們也 不敢馬虎，畢竟，上一次這麼小的差距，可是帶來了量子力學的巨大發展啊！

于是，科學家們做了一個大膽的猜測：在背后引起μ子g值的微妙誤差的，極有可能是一種 人類從未發現的、全新的力。

讓我們簡單分析一下，μ子的g值 為何會存在理論和實際的誤差？無非有這麼幾種可能性：第一，人類現有的 儀器水平已經不夠了，精確度已經無法滿足實驗需要；第二， 理論預測存在誤差，科學家可能需要更新理論；第三，如果人類的測量儀器和理論都已經達到極致，還存在誤差，那麼就只能是一種 全新的粒子或是作用力在影響實驗結果了。

2021年，不斷對μ子g值進行測量的 美國費米國家實驗室在不懈努力后，公布了最近的數據：g值的 理論預測值為2.00233183620(±……86)， 實際測量值為2.00233184122(±……82)。

而在2023年8月10日，也就是前不久，美國費米國家實驗室公布了更新的數據，稱比起2021年的數據來說，μ子 g值的精確度又提高了一倍。這意味著，新一種力，或是新一種粒子，或許正在漸漸朝我們揭開它們神秘的面紗。

第五種力為啥是第五種——前四種力是啥

第五種力的發現已經正在路上了，可你知道前四種力是啥嗎？其實它們離我們并不遠。自從牛頓被樹上掉下來的蘋果砸了頭，物理學界就陸續發現了幾種自然界中廣泛存在的基本作用力，它們分別是—— 電磁力、 萬有引力、 強力和 弱力，也就是第五種力的前四種力。

電磁力和萬有引力是我們日常生活中最常見的兩種力。我們為什麼可以走在路上而不飄起來？地球為什麼繞著太陽轉，月亮又為什麼繞著地球轉？都是因為 萬有引力的存在。而小至生活常識現象，大至火箭、衛星的發射升空甚至宇宙探索，都離不開 包含萬有引力在內的計算。

電磁力也很常見，我們 進小區單元樓、學校門禁等的電子扣、磁卡鎖、制動器等就是電磁力學的最常見應用， 電動機、發電機、電磁波傳輸等，也都離不開電磁力的發現。還有當今社會人類出行必不可少的 磁懸浮列車，同樣是電磁力學發展后的結果。

強力和弱力對于我們來說相對陌生，因為它們比起萬有引力和電磁力來說更 微觀，在日常生活中 難以被直接觀測到。強力又叫 強相互作用力，是四種力中最強的一種，甚至可以克服電磁力產生的強大排斥力，將質子和中子緊緊粘在一起。

弱力又叫 弱相互作用力，不過它 并不是四種力中最弱的的一種。它常作用在電子、夸克、中微子等微觀粒子間，制約著它們的放射性現象。

雖然強力和弱力看似在我們的生活中沒起什麼作用，但在量子力學中可大有作為。只有不斷對這些微觀粒子以及之間的相互作用力進行觀測，我們才能 一次次突破物理學的極限，達到更高的文明高度。

自四種力的發現以來，第五種力是否存在成了物理學上籠罩的一大朵黑云。科學家們從不曾停止尋找第五種力的腳步，而μ子g值的理論與實驗誤差顯然帶來了 一束曙光。

第五種力將給我們帶來什麼？為什麼總是美國走在前頭？

如果有朝一日第五種力在μ子的g值中得到證實，我們的生活會迎來怎樣的變化？這顯然是最貼近我們身邊的問題。第五種力一旦被證實， 反物質也許會在我們的生活中常見起來。這意味著，無論是我們正在使用的 手機、電腦、私家車還是 區間車、飛機等，都將進入新的時代，數據傳輸會更快、運行速度也會更快，并且會更加輕薄、更加靈活，同時， 計算機和人工智能領域又將拉開新的帷幕，現在的GPT、AI，都是小兒科。

往大了說， 超光速的宇宙飛行器可能會被創造出來，屆時人類建立 月球基地、火星基地都成了小問題，到那時，人類將真正 飛出太陽系，用雙手去探索、觸摸宇宙，而非只憑借眼睛的視覺和大腦的想象、計算。

甚至，人類或許可以觸摸到 時間的秘密，進入 更高的維度——屆時，我們生活的變化，將是現在的人腦完全無法想象的。

可是，看完全文，你或許又會有一個疑惑： 為啥美國占據了這麼多尖端科技的發展領域？為什麼總是美國發現新東西？我們不搞陰謀論，不討論這是不是美國進行的輿論戰，更不提是不是外星人幫助了美國，我們只從科學上說，那就是： 當今社會美國確實有著最強的經濟和科技實力。

盡管現在的中國已經 奮起直追，并有了許多 自食其力的科技成果，但要知道，新中國建立也才 不過80年不到，在這80年間， 中國從一個千瘡百孔的國家逐漸成長為世界首部的大國，從發展速度上來說早已是一個奇跡。所以，現今還在如量子力學等尖端領域缺乏設備和經驗的我們，追不上美國是合理的，但當然，也只會是 暫時的。

你期待第五種力的發現嗎？你覺得μ子g值中的誤差就是我們解開第五種力奧秘的鑰匙嗎？