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图8. 电子的胖哥哥——缪子 。注意，它和电子一样，也是个小磁铁 。
缪子的发现解决了什么问题吗？坦率地讲，除了解释了宇宙线硬成分，在当时似乎没有其他用处 。它除了比电子重很多以外，其他性质与电子几乎完全一致 。由于太重，缪子无法长期存在，它会变成一个电子和一对正反中微子，这个过程称为“衰变” 。一个缪子产生后，在衰变前大约仅能存在 0.000002 秒，短命得很 。今天我们知道，在粒子物理标准模型中，缪子与电子同属一类，它们参与相互作用的性质和所带的各种荷（除了质量）完全一
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缪子反常磁矩的测量在费米实验室的测量结果之前，物理学家已经不止一次测量过缪子的反常磁矩 。其中最为著名的实验，就是美国布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory, BNL）的 E821 实验 。这次费米国家实验室测量缪子反常磁矩的方法，在原理上，与 E821 实验基本相同 。
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图9. 美国布鲁克海文国家实验室始建于 1947 年，位于纽约州长岛东端 。图中所示为其标志性科学装置：相对论重离子对撞机（Relativistic Heavy Ion Collider, RHIC） 。
如何测量缪子磁矩呢？
缪子的寿命只有短短的 2 微秒，显然不可能把它老老实实放在磁场里观察 。物理学家们利用了一种带磁矩的粒子在匀强磁场中运动的特有现象——托马斯进动（Thomas precession） 。
通过对经典陀螺的进行受力矩分析，人们发现一个高速转动的陀螺，当它的转动轴与地面不完全垂直时，它的转动轴也会转动 。这背后的原因，是因为陀螺始终受到一个垂直它角动量方向的力矩 。中学物理课上大家都学过匀速圆周运动，知道如果一个质点始终受到垂直它动量方向的力，它就会做匀速圆周运动 。类似的，如果一个陀螺始终受到一个垂直它“角”动量方向的力“矩”，它的转轴——也就是角动量方向，也会做一个“匀速圆周运动” 。转动物体转动轴的这种变化模式，就叫做“进动” 。
在我们的身边最宏伟的进动过程，恐怕就是地球自转轴的进动 。地球的自转轴与地球绕太阳公转的平面并不垂直，而是有一个大约 23.5 度的夹角 。这个夹角决定了南北回归线的纬度 。地球的自转轴也在发生公转，也就是说，地球的北极并不固定地指着星空中的一个方向，而是在画圈 。画一圈的周期有多长呢？25772 年 。所以这个进动是非常缓慢的 。这里有一个有趣的现象，由于地球自转轴的进动与地球公转的周期不一样，所以地球绕太阳转一圈回来的时候，自转轴偷偷地移动了一点方向 。经过半个进动周期，也就是 11500 年左右，自转轴会向另一个方向倾斜 23.5 度 。到时候，太阳直射北回归线的那天将是冬至，而不是夏至（因为一年 365.25 天和月份是按公转定的） 。另一个著名后果是，由于正北方是自转轴确定的，北极星在夜空中不会永远是正北 。比如，两千年后位于夜空正北方的，将是紫微左垣七（仙王座的 Gamma Cephei） 。
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图10. 地球自转轴的进动 。
地球的自转轴进动周期和地球的公转周期不相同，导致地球公转一周后自转轴不在原来的位置 。一般而言，对于机械转动，把两个周期调节到严格相等一点不差，即便不是不可能也是挺难的 。那么有没有可能自转轴的进动周期和公转周期完全一致呢？
还真有！
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图11. 自旋粒子的自旋轴在外磁场中的进动 。
中学物理上老师讲过，作为一个带电粒子，缪子在一个匀强磁场中会做匀速圆周运动（公转） 。但是缪子的自旋方向（自转轴）如果与磁场不平行的话，它会受到磁力产生的一个力矩，从而导致自旋轴在磁场中发生进动 。这个进动，被称为托马斯进动 。神奇的是，这个进动的周期与缪子在磁场中的公转周期有一个确定的关系 。原理上，这是因为导致缪子公转和自旋进动的力都是源自同一个外磁场的磁力，前者与缪子的电量成正比，后者与缪子的磁矩成正比 。而缪子的磁矩又与它的电量成正比（比例系数反映了缪子的朗德 g 因
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费米国家实验室缪子 g-2 合作组的实验家们把自旋轴垂直于外磁场（也就是自旋轴“躺在”圆周运动的平面上）且平行于运动方向的缪子（这种自旋轴高度同向的缪子称为“极化”缪子）打到一个叫做“磁储存环”的环形轨道里，他们在这个轨道里制造了一个高度均匀的稳定磁场，使得缪子沿着磁储存环做匀速圆周运动 。利用物理学家早已熟知的公式，可以计算出缪子公转的角速度（圆周运动单位时间内转过的角度）
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