近期，我校物理與電子信息學院粒子物理團隊祝斌副教授與劉學文副教授提出一種新的物理機制，能夠解釋繆子反常磁矩、質子半徑之謎和輕質量暗物質問題。該成果以《Probing the flavor-specific scalar mediator for the muon (g-2) deviation, the proton radius puzzle and the light dark matter production》為題正式發(fā)表在權威自然科學綜合性學術刊物《中國科學：物理學力學 天文學》英文版(SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, SCPMA)。
最近，美國費米實驗室的E989實驗以極高的精度測量了繆輕子的反常磁矩(Muon g-2)，研究人員發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)與標準模型理論預言值存在4.2個標準偏差（注：通常5個標準偏差被視為確定的實驗發(fā)現(xiàn)），這一結果引起了國際物理學界的廣泛關注。除此之外，多年來在一系列測量繆子型類氫原子(Muonic hydrogen)的實驗中，人們發(fā)現(xiàn)質子電荷半徑與電子-質子散射等實驗的測量結果有著顯著偏差，即著名的質子半徑之謎。祝斌副教授與劉學文副教授綜合分析了兩方面的實驗數(shù)據(jù)，提出了基于5維算符的特定味道標量模型（flavor-specific scalar model）。研究發(fā)現(xiàn)，質量為MeV量級的標量粒子通過同時與繆輕子和下夸克耦合可以成功的解釋繆子g-2異常和質子半徑之謎。在論文中，他們還研究了模型中存在的輕暗物質的產生機制，并發(fā)現(xiàn)早期運動學平衡退耦對暗物質遺跡密度會產生至少10%的影響。最后，他們指出將來NA62等高精度探測實驗可以實現(xiàn)對該理論機制的檢驗，這將對新物理研究具有重要指導意義。
該論文獲得了評審專家的高度評價，已正式在線發(fā)表于SCPMA期刊。此項研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金、山東省高等教育科技計劃項目的支持。文章鏈接：https://doi.org/10.1007/s11433-021-1819-5。
注：SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy (SCPMA,英文版)是中國科學院主管、中國科學院和國家自然科學基金委員會共同主辦的綜合性學術刊物。英文版SCPMA被SCI、EI、ADS等數(shù)據(jù)庫收錄, 2020年影響因子為5.122, Q1區(qū),中國科學院文獻情報中心期刊分區(qū)表物理大類1區(qū)Top、物理綜合類1區(qū)。
