大型強子對撞機發現了超出標準模型的粒子活動證據

瑞士歐洲核子研究中心大型強子對撞機 (LHC) 的研究人員發現了亞原子粒子行為違反常規的證據。粒子物理學 - 目前我們必須解釋宇宙中粒子的行為和相互作用的最佳方程組。

到目前為止，這個標準模型已經為我們提供了很好的服務，但還有一些問題一些重大漏洞，最明顯的是它沒有考慮重力。因此，幾十年來，物理學家一直試圖尋找標準模型以外的物理現象，使用大型強子對撞機等機器來幫助他們找到線索。現在他們可能終於取得了巨大的領先優勢。

一個國際物理學家團隊發現了輕子（一種特定類型的亞原子粒子）的跡象，其行為方式與標準模型無法預測的奇怪。他們在觀察 B 介子粒子衰變成較輕粒子時發現了這一點，其中包括兩種類型的輕子：τ 輕子和 μ 子。

根據稱為「輕子普遍性」的關鍵標準模型概念，所有輕子都受到所有基本力的平等對待，這意味著一旦校正了質量差異，所有輕子都應以相同的速率衰變。但在數據中，研究小組發現預測的衰減率有微小但顯著的差異。這表明某種尚未發現的力或粒子可能會產生幹擾。

「標準模型表明世界以相同的方式與所有輕子相互作用。那裡有一個民主國家。但如果我們發現新粒子或新力量，並不能保證這將成立，」主要研究人員之一哈桑·賈瓦赫里（Hassan Jawahery） ，來自美國馬裡蘭大學，在新聞稿中說。 「輕子的普遍性確實體現在標準模型中。如果這種普遍性被打破，我們就可以說我們找到了非標準物理學的證據。”

如果不是因為這樣一個事實，人們很容易將這項發現視為異常而忽略。類似的發現關於輕子衰變的研究是2012 年美國史丹佛線性加速器中心的BaBar 實驗進行的。實現這種衰變的。

“這些實驗是在完全不同的環境中進行的，但它們反映了相同的物理模型。這種複製為觀察結果提供了重要的獨立檢查，”馬裡蘭大學物理學家布萊恩漢密爾頓解釋說。 “兩個實驗的增加重量是這裡的關鍵。這表明這不僅僅是一種工具效應——它指向真正的物理學。”

該團隊現在需要透過進一步的實驗來證實他們的觀察結果。本研究使用的數據是在 2011 年至 2012 年大型強子對撞機第一次運行期間收集的 - 同一次運行發現了，這是標準模型最後一個缺少的部分。但現在粒子加速器正在進行第二次運作並實現破紀錄的能量水平，他們將有更好的機會再次捕捉衰退的跡象。

“我們正在計劃一系列其他測量。大型強子對撞機實驗目前正在第二次運行中獲取更多數據，”賈瓦赫里說。 「從這裡開始的任何知識都可以幫助我們更多地了解宇宙是如何演化到現在的。例如，我們知道和存在，但我們還不知道它們是什麼或如何解釋它們。我們的結果可能是這個謎題的一部分......如果我們能夠證明標準模型之外存在缺失的粒子和相互作用，它可以幫助完成圖片。

結果將發表在9月4日出版的《物理評論快報，但已經提前在 arXiv 上發布。我們迫不及待地想看看大型強子對撞機研究人員的下一步發現。