在备受瞩目的基础物理前沿，一项跨越半个多世纪的科学长跑迎来了高光时刻。

近日，单项奖金高达300万美元、被誉为“科学界奥斯卡”的2026年基础物理学突破奖揭晓。欧洲核子研究中心、美国布鲁克海文国家实验室和费米国家加速器实验室的三代缪子反常磁矩实验国际合作组共同摘得这一国际顶级荣誉。

其中，费米合作组凭借2025年公布的最终结果，将实验精度史无前例地推进至127 ppb（十亿分之一百二十七），在本次获奖的三代实验中发挥了尤为重要的作用。作为核心贡献团队之一，上海交通大学缪子物理团队与全球376名研究人员共享了这份殊荣。他们究竟是如何用这根“微观探针”，撬动粒子物理新时代？

上海交通大学缪子物理团队获奖人员

测距京沪误差不超一掌，

127 ppb背后的60年长跑

127 ppb，这个代表着目前最新、最精确的实验结果，那它究竟意味着什么？

“就好比我们测量从上海到北京的距离，所达到的精度误差，不超过我们手掌的大小。”上海交通大学李政道研究所副教授许金祥举例道。

为什么要花巨大代价追求“一掌之差”？“就像用手机拍月亮：精度不够时，只能看到一个模糊光点；精度提升后，月亮的轮廓显现了；当精度推向极致，陨石坑的每一处细节都纤毫毕现。”许金祥解释，精度越高，科学家能看到的底层物理现象就越多。自然界的基本作用力中，有三种——电磁力、强力和弱力——都会在缪子的磁矩上留下印记。只有先把这三种已知作用力的贡献算得一清二楚，再配上实验的极限精度，这根探针才能拨开迷雾，照见微观世界里更深层次的隐秘规律。

每一次微观宇宙中的视距延伸，都是数代人薪火相传的漫长跋涉。基础科学的突破，往往就建立在这种对极限数十年如一日的死磕之上。

此次斩获突破奖的三代合作组，用长达60年的接力不断将测量精度推向极限。正如突破奖颁奖词所言：该奖表彰三代合作组数十年来在缪子反常磁矩测量上开创性的工作，不断突破实验精度的极限，并为超越标准模型的新物理探索开启了新的时代。

早在1960–1970年代，欧洲核子研究中心首次实现了具有意义的反常磁矩测量。到了90年代，布鲁克海文实验室将精度大幅提升。而为了追求那终极的极微小数值，2013年，费米实验室将直径15米、重达50吨的超导储存环磁铁海陆联运运至美国芝加哥西郊，并将最终实验精度推进至 127 ppb（十亿分之一百二十七）。这比1965年欧洲核子中心首次实验的精度提升了约三万倍，成为世界上最精确的基本物理测量之一。

像拆“盲盒”一样做实验，

这根“探针”在找什么？

要理解这项物理突破，我们要先认识微观宇宙里的一个独特角色——缪子（Muon）。

作为自然界无法再分割的基本粒子，缪子被视作电子的“大个兄弟”。它就像一个极其微小的磁体，放在外加磁场中，会像一个倾斜的陀螺那样，自转轴绕着磁场方向打转——这叫“进动”。量子场论预言，真空中不断涌现与湮灭的虚粒子，会对缪子的磁矩产生微小的额外修正。这个超出经典预言的微小偏离，就是“反常磁矩”。

为什么要“死磕”这个微小的数值？“这不仅是对现有理论的终极考验，更是通往未知世界的大门。”许金祥说道，现有的粒子物理标准模型，包含了我们已知的基本粒子和相互作用力。如果大自然中还隐藏着我们尚未发现的新粒子，或者全新的相互作用力，它们就会在暗中对缪子的磁矩施加影响，导致最终的测量结果与理论预测值产生偏离。因此，缪子是其中一枚极其灵敏的“量子探针”。

“我们有两种方法获得缪子反常磁矩：一是通过理论极高精度地计算它的磁性到底有多强，二是通过实验高精度地去测量。”许金祥解释道。只要把理论计算和实验测量做到极致，再将两者放在天平上对比，就能知道理论是否完美描述了微观世界。

有趣的是，这场实验就像一场严丝合缝的“拆盲盒”游戏。为了防止研究人员潜意识里迎合理论，合作组引入了严苛的“盲法分析”。

数据处理时会被人为加上未知的偏移量。“我们不知道它真正的结果是多少，只有从各个角度排除了各种各样的误差之后，觉得数据分析没问题了，我们才打开这个盲盒。”许金祥坦言，在最后一刻之前，无论理论还是实验团队，都无法碰触那个真实的数字。他们并不预设答案，“无论结果是否一致，都将拓展人类知识的边界。”

此前，缪子反常磁矩实验两次入选《科学》年度十大突破。

“我希望在上海

跑出最精彩的一段”

在这个追寻极限的过程中，上海交大团队是合作组中参与实验测量任务最全面的研究单位之一。自2012年起，由物理与天文学院李亮教授和许金祥共同领导的研究团队，在缪子反常进动频率的重建与分析、高精度磁场测量与标定、束流动力学修正、束流相干振荡建模、以及电磁量能器与硅光电倍增管读出系统性能研究等方面做出了一系列重要贡献，为创纪录精度的诞生提供了重要支撑。

“基础研究是一场以一生为长度的马拉松，我希望在上海跑出最精彩的一段。”在许金祥看来，上海尊重科学、具备国际化视野，更重要的是，这里的年轻团队充满无限可能。

2021年，许金祥提出建议，希望在上海硬X射线自由电子激光装置（SHINE）建设高重频脉冲式缪子源。一年后，该项目得到上海市基础研究相关项目支持，并获得了国际同行的高度认可。“这对研究缪子的人来说，绝对是振奋人心的一刻。”在他看来，这种跨界融合与底层策源的能力，正是上海科创生态的魅力所在。只要有足够硬核的科学设想，这座城市就会为你提供生根发芽的土壤。

探索的脚步永不停歇。缪子反常磁矩的测量已攀上高峰，但微观世界仍有无数谜团待解。许金祥透露，未来五年，团队希望通过国际合作，向更加困难的“缪子电偶极矩”精密测量发起挑战。如果说测量缪子反常磁矩是在搜寻新物理的“蛛丝马迹”，那么测量缪子电偶极矩就是追查宇宙中那道最深远的谜题——为什么今天的宇宙由物质主宰，而反物质几乎消失殆尽？这群追寻微观极限的科学家，正以上海为基点，在没有终点的科学马拉松里，继续留下属于自己的印记。