中北部的学生和教师参加费米实验室的实验，可能“颠覆已知的物理定律”

去年春天，科学界因一项突破性发现的消息而议论纷纷。《纽约时报》宣布，伊利诺伊州巴达维亚的研究结果。美国费米国家加速器实验室可能“颠覆已知的物理定律”，Slate杂志认为它“可能改变伟德亚洲对宇宙的理解”。

令人兴奋的是费米实验室的μ子g-2实验，该实验发现被称为μ子的基本粒子（发音为“meew-ons”）——比电子质量更大的表亲——的行为方式与粒子物理标准模型不一致，而粒子物理标准模型是科学上最著名的宇宙基本组成部分理论。

根据费米实验室的官方新闻公告，这一发现“暗示了令人兴奋的新物理学”，解释说“μ介子是进入亚原子世界的窗口，可能与尚未发现的粒子或力相互作用。”

μ子g-2实验于2018年开始收集数据，目前仍在进行中（2021年4月报告的发现来自对第一次“运行”数据的分析，计划多达5次运行），是来自7个国家35个机构的200多名科学家的合作。

这组国际研究人员包括一些熟悉的名字在北中央学院校园，包括物理学副教授保罗·布鲁姆和曼迪·基伯格，物理学的兼职助理教授和管理费米实验室测试束设备。此外，物理学客座副教授、费米实验室的科学家露丝·范·德·沃特（Ruth Van De Water）参与了相关的g-2理论倡议，该倡议有助于改进μ子g-2实验的计算，以便将结果与标准模型的预测进行比较。

联系还不止于此。一些中北毕业生已经或正在参与这个项目。校友杰克·哈珀（Jake Harper）和内森·鲁法蒂（Nathan Ruffati），以及20岁的犹大·奥尼尔（Judah O ' neil）和12岁的吉尔伯托·佩雷斯（Gilberto Perez），都是费米实验室的全职加速器操作员，他们在2017年还是本科生时与布鲁姆一起参与了这个项目。19岁的Tyler Weitzel、20岁的Darryl Watkins和20岁的Axel Ponten利用他们在费米实验室的经历，分别进入了密歇根州立大学、密歇根大学和瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）的著名博士伟德bv国际体育。目前的学生安德鲁·伯德、马修·尼尔伦、布莱恩·奥瑞亚和迪伦·库姆斯今年夏天将和布鲁姆一起参加比赛。

作为一名物理学家的日常工作可能是艰苦的，因为值得注意的发现很少，而且往往需要几年的时间。即便如此，就像μ子的情况一样，一个重大的突破也可能是一个微小的亚原子“摆动”。但对从事这项工作的人来说，它的重要性并没有消失。

“我要尽自己的一份力量来拓展人类对宇宙的认识。你怎么能不惊叹呢？”布鲁姆告诉《内珀维尔太阳报》。

布卢姆在实验中所做的工作被他描述为“很多人自己做的小事情”的结果，包括制造一种仪器，当μ子以接近光速的速度在一个磁存储环中循环时，它可以绘制出磁场的一部分。

布鲁姆提出了测绘仪器的概念，然后与工程学教授兼北中央大学工程项目主任弗兰克·哈沃斯（Frank Harwath）合作设计，并由几名学生帮助建造。

这种亲力亲为、跨学科合作的精神是北中央学院教育的核心。

布鲁姆说：“弗兰克在那里意味着我可以和一位经验丰富的工程师一起完成这个项目。“伟德bv国际体育的工作发生在物理学家、工程师和技术人员相互合作和倾听的时候。”

在帮助建造仪器后，沃特金斯和其他学生在费米实验室进行了大量的质量控制和数据分析。

“这里面有很多东西，但其中有一个小小的联系；这里面有我的一小部分，”沃特金斯告诉《内珀维尔太阳报》。“我很感激我有机会参与其中。”

沃特金斯补充说，如果实验的初步结果得到证实，“这将是物理学的未来。”

实验还远未结束，但如果后续的数据运行证实μ子确实以一种与标准模型不符的方式表现，“伟德亚洲可能会谈论诺贝尔奖，这是一件大事，”布鲁姆说。

很难理解看似如此微小的事物如何对伟德亚洲对宇宙的理解产生如此大的影响。但那是粒子物理学。

布鲁姆解释说：“一个世纪以前，量子力学被用来描述原子最基本的行为。”“这种理解现在非常成功，伟德亚洲用它来设计原子以上的先进材料。这些材料是最强大的计算机的核心，甚至是高效的LED灯泡，它们正迅速成为伟德亚洲的主要照明来源。”

布卢姆继续说道：“最具人性的事情就是试图理解伟德亚洲所生活的宇宙。这是对伟德亚洲的世界和伟德亚洲所处的位置感到好奇的基本过程的一部分。这个实验是一个指标，表明伟德亚洲即将推进伟德亚洲的知识。”

去年，新冠肺炎大流行打乱了费米实验室的大部分工作，今年夏天，布鲁姆回到了实验室，能够继续参与μ子g-2实验。加入他的还有一群新的中北部学生，他们将有机会成为历史的一部分。