陶子是粒子物理标準模型中最重的輕子。直到上世紀70年代後期，陶子才在美國斯坦福加速器實驗室首次被發現。由于陶子壽命極短，僅持續約三萬億分之一秒，因此對其進行精确測量相當困難。而對于另外兩個帶電輕子電子和缪子，科學家已經進行了相當深入的研究。粒子的磁矩反映了粒子内部（假想）磁體的強度和方向。真空中大量虛粒子會通過量子效應幹擾磁矩使其偏離簡單點粒子模型的預測值，對磁矩的這一量子修正稱為反常磁矩，可以在相對論量子場論中精确計算。通過實驗測量輕子的反常磁矩并與理論計算做對比,可以精确檢驗粒子物理标準模型，并探索超出标準模型新物理。對電子與缪子反常磁矩的研究是當前粒子物理領域研究熱點,而對陶子反常磁矩最精确的測量仍來自于二十年前的結果，且遠未達到檢驗理論計算的精度。

質子質子對撞中雙光子産生陶子對過程的費曼圖

在最新研究中，beat365官方网站技術物理系、核物理與核技術國家重點實驗室高能物理團隊王大勇課題組，利用歐洲核子研究中心CERN的大型強子對撞機上CMS探測器所收集的13萬億電子伏（TeV）的質子-質子對撞數據，首次在質子質子對撞中以5.3倍标準偏差的顯著度觀測到雙光子産生陶子對的獨特過程，即以近乎光速彼此掠過的兩個質子産生強電磁場，進而兩個光子對撞産生兩個陶子，然後分别衰變為缪子、電子或π介子和中微子。該研究提供了迄今對陶子的反常磁矩最嚴格的約束，将陶子反常磁矩測量結果的精度提升了五倍，使其測量誤差縮小到僅為理論計算值的3倍。該研究給出的對陶子電偶極矩的約束也與世界最好測量結果的精度相近。這些研究為檢驗标準模型的預測，并探索新物理現象提供了新途徑。

本研究給出的陶子反常磁矩（紅色）與之前實驗結果的比較，藍線是理論計算值

相關結果于2024年9月2日以“在質子質子對撞中觀測γγ→ττ并限制陶子的反常電磁矩”（Observation of γγ→ττ in proton–proton collisions and limits on the anomalous electromagnetic moments of the τ lepton）為題正式發表于《物理學進展報告》,并于此前被《CERN 通訊》（CERN Courier）、《科技日報》等媒體報道。王大勇課題組在CMS實驗中提出并作為主力全程參與這一研究工作，做出了突出貢獻。beat365官方网站2019級博士研究生秦雪龍（現為中國工程物理研究院助理研究員）在CMS合作組内作了預審核報告。此項研究工作得到了國家自然科學基金、科技部國家重點研發計劃等大力支持。

論文原文鍊接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6633/ad6fcb

《CERN 通訊》的報道：https://cerncourier.com/a/cms-closes-in-on-tau-g-2/

《科技日報》的報道：https://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2024-03/28/content_569256.htm?div=-1