2023年8月10日，美国能源部费米国家实验室宣布了在物理学界 备受期待 的一项成果：物理学家对 μ子 的一种 反常磁矩 的特性有了 全新的测量结果 ， 比之前的测量结果精度提高了一倍。

一朵遮在现代物理学头顶的巨大乌云因此测量结果，又被稍微拨开了一些。如果这个结果继续不断往下精确的话， 或许在不久的将来，人类将发现第五种力！ 这对我们意味着什么？其实，这 不仅是物理学的巨大突破，更将为我们普通老百姓的生活带来不可估量的影响。

(资料图片仅供参考)

但，对于与高深莫测的物理学距离甚远的我们普通老百姓来说，要理解这个成果是非常困难的。什么是μ子？它的反常磁矩又是啥？为什么说对μ子反常磁矩的测量可以突破现代物理学？如果一切顺利，预测成真，我们的生活又会迎来怎样的变化？

这都是我们关心的问题。往下看，给你一个最 通俗易懂 的解答！

神秘的μ子与它的反常磁矩——第五种力的发现

要知道μ子是什么，你得先了解 “基本粒子” 的概念。随着对物理学的研究越发深刻，人们逐渐发现构成世间万物的，不是我们肉眼可见的最小物质，比如灰尘、沙子，而还存在 更小的构成因素 ，并且，每种不同物质的 构成因素及结构还各不相同。

于是，人们给这些构成物质的 最小或最基本的单位 取了个名字—— “基本粒子” 。基本粒子 比我们更熟悉的原子、分子还要小得多 ，哪怕用最先进的电子显微镜也无法观测到。根据参与的物理作用， 基本粒子被分为三大类：夸克、轻子和传播子。 科学家们一般要通过 粒子加速器 ，才能在粒子的碰撞中观测到它们的性质。

μ子就是基本粒子的一种 ，再细分，则是一种 轻子 。在中文语境中，人们也称它为渺子或缪子。其他常见的基本粒子，还有如Z玻色子、W玻色子、电中微子、电子等等。

说起电子，我们就又有了一点熟悉的感觉。 电子是人类最早发现的基本粒子 ，而你如果对物理学稍加了解，你就会知道这么一句话——“一切原子都由一个带正电的原子核和围绕它运动的若干电子组成。”简单地说，就是 原子核和电子组成了原子 。用模型表示，就是这样：

用电子与μ子对比，你能更容易理解μ子的存在： μ子和电子很相似 ，它们携带 相同的电荷 ，内部都有 自旋。 但 μ子的质量比电子大200多倍 ，所以μ子也时常被看作是一种 重电子 。

打个比方，μ子和电子就像 两个不断旋转的小球 ，但μ子比电子重得多。同时，μ子的 自旋让其内部形成了磁力 ，因此μ子有着 磁矩 。磁矩是一种物理量，用来描述载流线圈或微观粒子的磁性。 通俗地说，μ子的磁矩就是μ子内部磁力的具象化、数字化。

既然是 由于自转产生的磁力 ，那么 μ子的磁性就会与其旋转的性质有关 ，用术语说，这个旋转的性质叫做“ 角动量量子数 ”，简单地理解，就是 μ子以何种方式、怎样的速度进行旋转的具象化、数字化。

为啥物理学要把什么现象都搞个公式、搞个数字或者代号出来呢？很简单，这是为了 方便进行计算 ，以进行某种 猜想 ，再 验证 各种猜想。毕竟，“ 数学物理不分家 ”。

于是，在对μ子的 自旋磁矩 和 自旋角动量 的长期观测中，科学家发现，它们的比值（ 旋磁比 ）存在一定的规律，是一个 无量纲的常数 ，也就是说，列不出来公式，但可以用 字母g 来表示这个比值，且这个比值应该是一个 规定的数字 。

1935年，科学家们测量出，μ子的旋磁比 g为2 。但在1948年，这个结论很快被推翻，科学家们又得出了全新的μ子旋磁比 g——2.00238 。虽然只与上一次的结果存在非常细微的差距，但也带来了 量子力学的巨大进步 。

2006年，美国布鲁克海文国家实验室再次测量了μ子的g，得出了 理论上的g值：2.00233183608±0.00000000108 。然而，在具体测量后，科学家们却发现，理论与实际存在误差， 实际上的g值应该为2.00233184160±0.00000000063 。虽然是极其小的差距，但科学家们也 不敢马虎 ，毕竟，上一次这么小的差距，可是带来了量子力学的巨大发展啊！

于是，科学家们做了一个大胆的猜测：在背后引起μ子g值的微妙误差的，极有可能是一种 人类从未发现的、全新的力 。

让我们简单分析一下，μ子的g值 为何会存在理论和实际的误差 ？无非有这么几种可能性：第一，人类现有的 仪器水平已经不够了 ，精确度已经无法满足实验需要；第二， 理论预测存在误差 ，科学家可能需要更新理论；第三，如果人类的测量仪器和理论都已经达到极致，还存在误差，那么就只能是一种 全新的粒子或是作用力 在影响实验结果了。

2021年，不断对μ子g值进行测量的 美国费米国家实验室 在不懈努力后，公布了最近的数据：g值的 理论预测值为2.00233183620(±……86) ， 实际测量值为2.00233184122(±……82) 。

而在2023年8月10日，也就是前不久，美国费米国家实验室公布了更新的数据，称比起2021年的数据来说，μ子 g值的精确度又提高了一倍 。这意味着，新一种力，或是新一种粒子，或许正在渐渐朝我们揭开它们神秘的面纱。

第五种力为啥是第五种——前四种力是啥

第五种力的发现已经正在路上了，可你知道前四种力是啥吗？其实它们离我们并不远。自从牛顿被树上掉下来的苹果砸了头，物理学界就陆续发现了几种自然界中广泛存在的基本作用力，它们分别是—— 电磁力 、 万有引力 、 强力 和 弱力 ，也就是第五种力的前四种力。

电磁力和万有引力是我们日常生活中最常见的两种力。我们为什么可以走在路上而不飘起来？地球为什么绕着太阳转，月亮又为什么绕着地球转？都是因为 万有引力 的存在。而小至生活常识现象，大至火箭、卫星的发射升空甚至宇宙探索，都离不开 包含万有引力在内的计算 。

电磁力也很常见，我们 进小区单元楼、学校门禁 等的电子扣、磁卡锁、制动器等就是电磁力学的最常见应用， 电动机、发电机、电磁波传输 等，也都离不开电磁力的发现。还有当今社会人类出行必不可少的 磁悬浮列车 ，同样是电磁力学发展后的结果。

强力和弱力对于我们来说相对陌生，因为它们比起万有引力和电磁力来说更 微观 ，在日常生活中 难以被直接观测到 。强力又叫 强相互作用力，是四种力中最强的一种 ，甚至可以克服电磁力产生的强大排斥力，将质子和中子紧紧粘在一起。

弱力又叫 弱相互作用力 ，不过它 并不是四种力中最弱的的一种 。它常作用在电子、夸克、中微子等微观粒子间，制约着它们的放射性现象。

虽然强力和弱力看似在我们的生活中没起什么作用，但在量子力学中可大有作为。只有不断对这些微观粒子以及之间的相互作用力进行观测，我们才能 一次次突破物理学的极限，达到更高的文明高度 。

自四种力的发现以来，第五种力是否存在成了物理学上笼罩的一大朵黑云。科学家们从不曾停止寻找第五种力的脚步，而μ子g值的理论与实验误差显然带来了 一束曙光 。

第五种力将给我们带来什么？为什么总是美国走在前头？

如果有朝一日第五种力在μ子的g值中得到证实，我们的生活会迎来怎样的变化？这显然是最贴近我们身边的问题。第五种力一旦被证实， 反物质 也许会在我们的生活中常见起来。这意味着，无论是我们正在使用的 手机、电脑、私家车 还是 高铁、飞机 等，都将进入新的时代，数据传输会更快、运行速度也会更快，并且会更加轻薄、更加灵活，同时， 计算机和人工智能领域 又将拉开新的帷幕，现在的GPT、AI，都是小儿科。

往大了说， 超光速的宇宙飞行器 可能会被创造出来，届时人类建立 月球基地、火星基地 都成了小问题，到那时，人类将真正 飞出太阳系 ，用双手去探索、触摸宇宙，而非只凭借眼睛的视觉和大脑的想象、计算。

甚至，人类或许可以触摸到 时间的秘密 ，进入 更高的维度 ——届时，我们生活的变化，将是现在的人脑完全无法想象的。

可是，看完全文，你或许又会有一个疑惑： 为啥美国占据了这么多尖端科技的发展领域？为什么总是美国发现新东西？ 我们不搞阴谋论，不讨论这是不是美国进行的舆论战，更不提是不是外星人帮助了美国，我们只从科学上说，那就是： 当今社会美国确实有着最强的经济和科技实力。

尽管现在的中国已经 奋起直追 ，并有了许多 自食其力 的科技成果，但要知道，新中国建立也才 不过80年不到 ，在这80年间， 中国从一个千疮百孔的国家逐渐成长为世界首部的大国，从发展速度上来说早已是一个奇迹。 所以，现今还在如量子力学等尖端领域缺乏设备和经验的我们，追不上美国是合理的，但当然，也只会是 暂时 的。

你期待第五种力的发现吗？你觉得μ子g值中的误差就是我们解开第五种力奥秘的钥匙吗？