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Des nouvelles sur le g-2 du muon

par Tristan Beau - 19 juin

Le résultat final de l’expérience de Fermilab mesurant le moment magnétique anomal du muon (a_μ) utilise l’ensemble de la statistique accumulée pendant les 6 périodes (runs) de prise de données et a atteint une précision remarquable de 124 ppb (parties par milliard). Cela fait de a_μ une des quantités les plus précises jamais mesurées.

Pour la prédiction théorique, l’incertitude dominante provient de la polarisation hadronique du vide (HVP), qui implique des effets non-perturbatifs.
Une approche dispersive permet de calculer cette contribution, utilisant des données de sections efficaces e+e- → hadrons. Par contre, les tensions présentes actuellement entre les mesures du canal dominant π+π- empêchent la détermination d’une valeur théorique unique utilisant l’ensemble de ces données. Ceci-étant, des mesures des effets radiatifs effectués par BaBar ont mis en évidence des limitations pour certains générateurs Monte Carlo, ce qui pourrait permettre d’améliorer les mesures de sections efficaces qui s’appuient le plus sur de telles simulations.
Les mesures de spectres des désintégrations hadroniques du lepton τ sont en bon accord entre elles. Celles-ci peuvent être corrigées pour des effets de la brisure de la symétrie d’isospin, ce qui rend possible leur utilisation pour déterminer une prédiction cohérente de la contribution HVP au g-2 du muon.
Une autre approche pour calculer la contribution HVP utilise des simulations de QCD sur réseau. Dans ce cadre, les déterminations effectuées par différentes collaborations sont en bon accord, ce qui rend possible leur combinaison.
Le résultat de QCD sur réseau et celui utilisant les données tau ont des précisions similaires et sont en bon accord.
Une méthode hybride combine un calcul sur réseau (BMW) avec une approche dispersive (DMZ), cette dernière utilisant les données expérimentales seulement dans la région de basse énergie, où les différentes mesures sont en bon accord. Ceci donne un résultat qui est en bon accord et plus précis que celui utilisant seulement la moyenne des valeurs obtenues sur réseau, retenu comme « nominal » par la Theory Initiative dans son rapport d’étape.
Ceci est le fruit d’une collaboration entre des chercheurs d’IJCLab, du LPNHE et de la collaboration BMW, en particulier des collègues du CPT de Marseille.

Des travaux en cours effectués à l’IJCLab et au LPNHE, pour une mesure indépendante du canal π+π- utilisant les données de BaBar, devraient apporter des éclaircissements sur la situation des tensions expérimentales dans ce canal.
Les combinaisons améliorées des résultats des approches dispersives et de QCD sur réseau devraient permettre d’améliorer davantage la précision théorique, afin qu’elle soit au moins comparable à celle de la mesure expérimentale du g-2 du muon.

Comparaison de la mesure expérimentale de a_mu avec des prédictions théoriques basées sur des spectres hadroniques et/ou des simulations de QCD sur réseau. arXiv:2505.21476 .

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