工作在大型強子對撞機對著名的重大新發現,這次捕捉到與物理學中已知的最重的基本粒子之一——頂夸克的罕見相互作用的細節。
這些極其罕見的遭遇的短暫混合為物理學家提供了關於質量本質的重要信息,以及物理學是否比現有模型預測的更多。
歐洲核子研究組織 (CERN) 的 ATLAS 和 CMS 實驗得出的結果有助於確認希格斯粒子之間的鍵合強度和頂夸克。
由於希格斯玻色子決定了基本粒子的質量,因此獲得硬數據與預測進行比較是值得慶祝的。
儘管每天都在處理彌撒? 要麼以重力的形式,要麼以克服慣性的形式讓我們的身體移動? 了解其根本原因是很棘手的。
愛因斯坦著名的E=mc^2 方程是質量作為能量的描述。 將基本粒子黏在一起形成中子和質子需要能量,而這種努力有助於產生原子的重量感。
事情是這樣的:某些基本粒子即使不做任何努力,仍然具有品質。 那麼在哪裡他們的品質從何而來?
五十年前,一位名叫彼得·希格斯的科學家認為必須存在一個? 與光子屬於同一粒子類別的粒子? 它們在一個特殊的場中相互作用,填補了彌補物體質量的微小缺失能量。
幾十年來,這個奇怪的小粒子一直是宇宙中缺少的一部分。謎 ? 最後剩下的基本粒子有待實驗證實。 最後,在2012年,在大型強子對撞機中發現希格斯玻色子的傳言得到證實,標準模型也隨之完成。
儘管令人驚奇,但這只是我們探索希格斯玻色子的開端。 我們仍然需要測量導致質量缺失的那一點點努力——並且頂夸克是一個開始尋找的好地方。
他們的兄弟姊妹? 上夸克和下夸克? 是質子和中子的組成部分。 但頂夸克停留的時間不夠長,無法形成我們大多數人都能辨識的任何東西,並且會在一瞬間衰變。
不過,它們非常重。 電子的質量大約是頂夸克的百萬分之一,顯示與頂夸克的相互作用相對較強。
捕捉這種相互作用需要有希格斯玻色子與頂夸克一起出現在稱為 ttH 產生的東西中的暗示。 這說來容易做來難。 這兩種粒子都存在的時間不夠長,無法直接看到,而且由大型強子對撞機的能量產生的希格斯玻色子中只有 1% 出現在頂夸克旁邊。
為了發現它們,物理學家需要仔細研究兩個不同對撞機實驗的數據,尋找它們分解成的不太不穩定的粒子的特徵組合。
這就像測量兩位名人回家後在專屬派對上握手的力量一樣。 只是困難得多。
透過找到足夠多的「名人握手」並比較他們的結果,這兩個實驗的研究人員現在確信他們有正確的數字來描述希格斯頂夸克耦合的強度。
“CMS 和 ATLAS Collaborations 的這些測量有力地表明,希格斯玻色子在頂夸克質量的巨大價值中發揮關鍵作用,”物理學家卡爾雅各布斯說,ATLAS合作代言人。
“雖然這無疑是標準模型的關鍵特徵,但這是第一次通過實驗驗證它,具有壓倒性的意義。”
未來幾個月將收集更多信息,希望獲得更準確的數據,為一些意想不到的事情提供線索。
「當 ATLAS 和 CMS 於 2018 年 11 月完成數據採集時,我們將有足夠的事件來更強烈地挑戰標準模型對 ttH 的預測,看看是否有新的跡象,”CMS 協作表示發言人喬爾·巴特勒。
這更像是一種「祈禱」的情況,而不是一個可靠的期望。 但物理學中仍存在一些大謎團,包括事物為何存在的問題。
任何新事物的跡像都是粒子物理學家的願望清單上的重要內容。
這項研究發表於物理評論快報。