μ子 $g-2$ 与 $\alpha(M_Z^2)$：一项基于数据的新分析

本工作对μ子反常磁矩的强子真空极化贡献 $a_{\mu}^{\rm had, \, VP}$ 以及 $Z$ 玻色子质量处有效 QED 耦合的强子贡献 $\Delta\alpha_{\rm had}(M_Z^2)$ 进行了完整重估，所用数据来自 $e^+e^-\rightarrow {\rm hadrons}$ 截面数据的组合。重点在于开发一种新的数据组合方法，该方法以无偏方式充分纳入所有相关的统计与系统不确定性。所有可用的 $e^+e^-\rightarrow {\rm hadrons}$ 截面数据均被分析并纳入，新的数据汇编给出了能量范围 $m_{\pi}\leq\sqrt{s}\leq 11.2$ GeV 内的完整强子 $R$ 比及其协方差矩阵。使用这些组合数据及该范围之上的 pQCD，得到μ子 $g-2$ 的强子真空极化贡献估计为 $a_{\mu}^{\rm had, \, LO \, VP} = (693.27 \pm 2.46)\times 10^{-10}$ 与 $a_{\mu}^{\rm had, \, NLO \, VP} = (-9.82 \pm 0.04)\times 10^{-10}$。标准模型预言的新估计为 $a_{\mu}^{\rm SM} = (11\ 659 \ 182.05 \pm 3.56) \times 10^{-10}$，比当前实验测量值低 $3.7\sigma$。对 $Z$ 玻色子质量处五味强子对 QED 耦合贡献的预言为 $\Delta\alpha_{\rm had}^{(5)}(M_Z^2)= (276.11 \pm 1.11)\times 10^{-4}$，从而得到 $\alpha^{-1}(M_Z^2) = 128.946 \pm 0.015$。文中给出了与类似相关工作的详细比较。