Responsabile Locale: Giuseppe Di Sciascio; Responsabile Nazionale: Giovanni Cantatore (TS).
L’esperimento Muon g-2, situato al Fermilab (Illinois – 60 km da Chicago), è un esperimento di fisica delle particelle progettato per misurare il momento magnetico anomalo del muone con una precisione record di 0.14 parti per milione (ppm). Il momento magnetico anomalo del muone, 
, è un osservabile a bassa energia che può essere sia misurato che calcolato con elevata precisione, rappresentando così un test sensibile del Modello Standard e una potenziale finestra su contributi di nuova fisica. L’attuale misura di 
ha raggiunto una precisione di 0.2 ppm, mentre gli ultimi dati sono attualmente in fase di analisi per raggiungere l’obiettivo di finale di precisione.
L’esperimento si basa sulla misura precisa della frequenza di precessione anomala dello spin, estratta dalla distribuzione dei tempi di arrivo dei positroni ad alta energia prodotti nel decadimento dei muoni. I positroni vengono rivelati da 24 calorimetri elettromagnetici posizionati lungo la circonferenza di un anello di accumulazione magnetico di 14 m di diametro. I calorimetri sono composti da cristalli di fluoruro di piombo accoppiati a fotomoltiplicatori al silicio. Il campo magnetico dell’anello, uniforme al livello del ppm nella regione di accumulo, è monitorato mediante sonde a risonanza magnetica nucleare (NMR).
Il primo risultato dell’esperimento, basato sulla campagna di presa dati del 2018, è stato pubblicato nel 2021 e ha confermato il precedente risultato ottenuto al Brookhaven National Laboratory nel 2006, mostrando una discrepanza di 4.2 deviazioni standard rispetto alla previsione del Modello Standard. Un secondo risultato, basato sui dati raccolti nel 2019 e 2020, è stato pubblicato nel 2023, con una migliorata accuratezza statistica e incertezze sistematiche ridotte. L’ultimo dataset, attualmente in analisi, permetterà una ulteriore riduzione delle incertezze statistiche e sistematiche, consentendo di raggiungere l’obiettivo finale di 0.14 ppm sulla misura sperimentale di .
References:
- D. P. Aguillard et al. (Muon g-2 Collaboration) – Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment to 0.20 ppm – Phys. Rev. Lett. 131, 161802 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.161802
- B. Abi et al. (Muon g-2 Collaboration) – Measurement of the Positive Muon Anomalous Magnetic Moment to 0.46 ppm - Phys. Rev. Lett. 126, 141801 (https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.141801