Cousin lourd de l’électron, le muon appartient à la famille des leptons, particules élémentaires insensibles à l’interaction nucléaire forte. Ces particules sont des fermions de spin 1/2, auquel est associé un « moment magnétique de spin ».
Les analyses les plus récentes montrent qu’il n’existe pas de tension entre la prédiction théorique du Modèle Standard de la physique des particules et les derniers résultats expérimentaux.
b.a.ba.
Le moment magnétique orbital est proportionnel au moment cinétique. La constante de proportionnalité q/2m est le « rapport gyromagnétique ».
Le moment magnétique de spin est proportionnel au spin. La constante g sans dimension est le « facteur de Landé » de la particule.
Pour l’électron (de spin 1/2), la théorie quantique et relativiste de Dirac (1928) prédit la valeur exacte : g = 2.
En 1947, Kusch et Fowley réalisent une expérience de résonance magnétique sur des atomes de gallium, indium et sodium ; ces expérimentateurs mettent en évidence l’existence d’une « anomalie » – écart normalisé à la valeur de Dirac — non-nulle : a ≠ 0
L’expérience de Kusch et Fowley est discutée à la conférence de Shelter Island à laquelle assistent notamment Feynman et Schwinger. En 1948, Schwinger réussit le premier calcul de l’anomalie de l’électron à l’aide de l’électrodynamique quantique au second ordre de la théorie de perturbation :
α est la « constante de structure fine » de Sommerfeld (1916).
Tombe de Schwinger
Orientation bibliographique
- Fermilab, Final Muon g-2 Measurement at Fermilab, vidéo
- Michael Schirber, Muon Experiment Calls It a Wrap, Physics 18 (10 juin 2025), 116, web
- Michel Davier, Zhiqing Zhang, Laurent Lellouch et Bogdan Malaescu, Do muons wobble faster than expected?, CERN Courrier 65 (2) (26 March 2025), 21-25, pdf
- R. Aliberti et al., The anomalous magnetic moment of the muon in the Standard Model: an update, Report number: CERN-TH-2025-101, FERMILAB-PUB-25-0344-T, INT-PUB-25-015, IPARCOS-UCM-25-029, KEK Preprint 2025-22, LTH 1403, MITP-25-037, UWThPh 2025-15, ZU-TH 37/25, (27 mai 2025), doi.org/10.48550/arXiv.2505.21476
Aspects historiques
- B. Lee Roberts et William J Marciano (éditeurs), Lepton Dipole Moments, Advanced Series on Directions in High Energy Physics 20 (2009), World Scientific (2009), doi.org/10.1142/7273
- Silvan S. Schweber, QED and the Men Who Made It : Dyson, Feynman, Schwinger and Tomonaga, Princeton University Press (1994), ISBN 978-0-691-03327-3.
QED et le moment magnétique anormal de l'électron : de l'expérience de Kusch et Fowley (1947) au calcul de Schwinger au second ordre de la théorie de perturbation (1948).
- Robert P. Crease et Makiko Nio, Toichiro Kinoshita – Biographical Memoir, National Academy of Science (2023), pdf
Kinoshita et Feynman en 1961