據(jù)外媒報(bào)道，蘇黎世大學(xué)和歐洲核子研究中心的研究人員剛剛發(fā)布了一項(xiàng)有趣的新結(jié)果。根據(jù)運(yùn)行大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHCb)實(shí)驗(yàn)的國(guó)際研究合作組織了解到，最新的測(cè)量結(jié)果加強(qiáng)了跟理論預(yù)期偏差的線索。如果得到證實(shí)，那么這些發(fā)現(xiàn)將指向超越標(biāo)準(zhǔn)模型的物理學(xué)如一種新的基本力。

當(dāng)所謂的美夸克在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的高能質(zhì)子束碰撞中產(chǎn)生時(shí)，它們幾乎會(huì)立即當(dāng)場(chǎng)衰變。LHCb的研究人員根據(jù)復(fù)合粒子的衰變產(chǎn)物重建了它們的性質(zhì)。

根據(jù)粒子物理學(xué)的既定定律即所謂的標(biāo)準(zhǔn)模型(Standard Model)，人們預(yù)計(jì)美夸克會(huì)以同樣的概率跟電子和介子一起衰變到最終狀態(tài)，而電子和介子是電子的兄弟姐妹，它們的質(zhì)量要重得多。然而自2014年LHC的測(cè)量結(jié)果表明，這種“輕子普遍性”可能在某些衰變中被打破。在這些衰變中，兩種粒子的產(chǎn)生比跟理論預(yù)測(cè)的不同。

衰變測(cè)量似乎跟粒子物理學(xué)的預(yù)測(cè)不一致

由蘇黎世大學(xué)物理系教授Nicola Serra領(lǐng)導(dǎo)的小組成員則是直接從事測(cè)量工作的小型研究團(tuán)隊(duì)的成員。在最新的LHCb分析中，包含電子和介子的衰變產(chǎn)物的比率比之前的測(cè)量要精確得多，其使用了LHCb探測(cè)器迄今收集到的所有數(shù)據(jù)。

結(jié)果表明，美夸克衰變中的“輕子普適性”被打破的概率約為0.1%，則跟理論預(yù)測(cè)相符。如果得到證實(shí)，這種違背將意味著物理學(xué)超出了標(biāo)準(zhǔn)模型如除了重力、電磁力、導(dǎo)致放射性的弱核相互作用和將物質(zhì)凝聚在一起的強(qiáng)核力之外還有一種新的基本力。

現(xiàn)得出最終結(jié)論還為時(shí)過(guò)早，但即將到來(lái)的測(cè)量方法將具有巨大潛力

“標(biāo)準(zhǔn)模式已經(jīng)統(tǒng)治了幾十年時(shí)間。實(shí)驗(yàn)人員的工作就是對(duì)它展開(kāi)越來(lái)越精確的測(cè)試以此看看它是否能經(jīng)受住越來(lái)越多的檢查，”UZH高級(jí)研究員Patrick Owen說(shuō)道。據(jù)悉，他在這項(xiàng)研究中扮演了重要角色。在粒子物理學(xué)中，如果誤差的概率小于300萬(wàn)分之一，那么觀測(cè)結(jié)果就會(huì)成為真正的發(fā)現(xiàn)，這無(wú)疑會(huì)會(huì)讓研究人員更加興奮。

“所以，現(xiàn)在得出最終結(jié)論還為時(shí)過(guò)早。然而，這種偏差跟過(guò)去十年中表現(xiàn)出來(lái)的異常模式一致，”Nicola Serra說(shuō)道，“幸運(yùn)的是，LHCb的合作很好地闡明了這些衰變中可能存在的新物理效應(yīng)。我們只是需要更多的相關(guān)測(cè)量在未來(lái)。”

現(xiàn)在，這一結(jié)果首次在Moriond電弱相互作用和統(tǒng)一理論會(huì)議上公布，另外還有在日內(nèi)瓦歐洲核子研究組織(CERN)的在線研討會(huì)上公布。

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)美（夸克）實(shí)驗(yàn)(LHCb)

LHCb實(shí)驗(yàn)是位于日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)的四個(gè)大型實(shí)驗(yàn)之一。它被設(shè)計(jì)用來(lái)研究含有美夸克的粒子的衰變，美夸克具有最大質(zhì)量形成束縛態(tài)。由此產(chǎn)生的對(duì)物質(zhì)和反物質(zhì)差異的精確測(cè)量以及含有美夸克的粒子的罕見(jiàn)衰變則可以對(duì)粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型展開(kāi)靈敏的測(cè)試。

來(lái)自UZH和EPFL的研究小組自1999年起就成為了LHCb合作的成員。他們?yōu)長(zhǎng)HCb探測(cè)器的設(shè)計(jì)和建造做出了重要貢獻(xiàn)并參與了該探測(cè)器的升級(jí)。這將是收集所需統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，這樣才能查明在美夸克衰變中觀察到的異常是否確實(shí)存在。自2009年開(kāi)始收集數(shù)據(jù)以來(lái)，由Nicola Serra組成的UZH小組一直在測(cè)量含有美夸克的粒子衰變方面發(fā)揮著主導(dǎo)作用。