瑞士大型强子对撞机 (LHC) 的最新结果暗示,活动正在超越粒子物理学的研究——这意味着我们最终可能即将进入物理学的新时代。
目前,标准模型是我们对宇宙如何运作以及如何结合在一起的最佳解释。 但存在很大的差距——最明显的是,该模型实际上并没有考虑重力——因此科学家们花了几十年的时间探索物理学的边界,寻找标准模型无法解释的任何活动的迹象。 现在他们找到了一个。
这种差异涉及一种称为B介子。 根据标准模型,B 介子应该以非常特定的角度和频率衰变 - 但这些预测与大型强子对撞机实验中看到的情况不符,表明正在发生其他事情。 如果我们能弄清楚那是什么,这将使我们更接近解开宇宙中的一些谜团。
“到目前为止,所有测量结果都符合标准模型的预测,”首席研究员 Mariusz Witek 说道,来自波兰科学院核物理研究所。 “然而,我们知道标准模型无法解释宇宙的所有特征。它不能预测粒子的质量或告诉我们原因由三个家庭组成。 物质的统治地位是如何形成的宇宙中发生什么? 什么是? 这些问题仍然没有答案。”
有关数据是在 2011 年和 2012 年收集的,并且去年首次被发现,当科学家注意到 B 介子衰变速率与标准模型预测不符时。
但现在波兰研究人员团队表明,与标准模型不一致的不仅是衰变速率,还有衰变角度。
“就电影而言,我们曾经只有一部备受期待的大片中泄露的几个场景,LHC(大型强子对撞机)终于为粉丝们带来了第一部真正的预告片,”维泰克说。
根据标准模型,B介子由一个轻夸克和一个重美反夸克组成——由于夸克-反夸克配对,它们衰变迅速,并且应该以特定角度射出它们的产物。
而物理学家已经注意到衰变时间有些奇怪,他们无法发现衰减角的差异,因为他们的测量方法不够准确。
但借助波兰物理学家开发的一项新技术,他们能够证明,不仅 2011 年 B 介子以标准模型未预测到的角度衰变,2012 年也发生了同样的事情。
研究人员非常清楚,我们还不能称其为发现——我们需要更多数据才能确定所发现的内容是否真实。 目前该团队已达到标准差为 3.4 sigma,这相当不错,但是要谈论新发现,他们需要超越5西格玛- 这意味着这一发现纯属侥幸的可能性不到三百五十万分之一。
那么,如果 B 介子以与标准模型预测不同的角度衰变,这意味着什么呢? 它可以暗示一种全新粒子的活动,目前最流行的假设是一种新的中间体Z质子玻色子- 标准模型未预测 - 正在影响这些 B 介子的衰变。
好消息是大型强子对撞机最近开始以更高的能级将质子粉碎在一起比以往任何时候都要多,物理学家很快就会有一批全新的数据需要分析。 这些数据可能是将物理学提升到新水平的关键。
“就像一部好电影一样:每个人都想知道最后会发生什么,没有人愿意等待,”维泰克说。
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结果已发表于高能物理学杂志。