大型强子对撞机发现了超出标准模型的粒子活动证据

瑞士欧洲核子研究中心大型强子对撞机 (LHC) 的研究人员发现了亚原子粒子行为方式违反常规的证据。粒子物理学 - 目前我们必须解释宇宙中粒子的行为和相互作用的最佳方程组。

到目前为止，这个标准模型已经为我们提供了很好的服务，但是还有一些问题一些重大漏洞，最明显的是它没有考虑重力。 因此，几十年来，物理学家一直试图寻找标准模型之外的物理现象，使用大型强子对撞机等机器来帮助他们找到线索。 现在他们可能终于取得了巨大的领先优势。

一个国际物理学家团队发现了轻子（一种特定类型的亚原子粒子）的迹象，其行为方式与标准模型无法预测的奇怪。 他们在观察 B 介子粒子衰变成较轻粒子时发现了这一点，其中包括两种类型的轻子：τ 轻子和 μ 子。

根据称为“轻子普遍性”的关键标准模型概念，所有轻子都受到所有基本力的平等对待，这意味着一旦校正了质量差异，所有轻子都应以相同的速率衰变。 但在数据中，研究小组发现预测的衰减率存在微小但显着的差异。 这表明某种尚未发现的力或粒子可能会产生干扰。

“标准模型表明世界以相同的方式与所有轻子相互作用。那里有一个民主国家。但如果我们发现新粒子或新力量，并不能保证这将成立，”主要研究人员之一哈桑·贾瓦赫里（Hassan Jawahery） ，来自美国马里兰大学，在新闻稿中说。 “轻子的普遍性确实体现在标准模型中。如果这种普遍性被打破，我们就可以说我们找到了非标准物理学的证据。”

如果不是因为这样一个事实，人们很容易将这一发现视为异常而忽视。类似的发现关于轻子衰变的研究是 2012 年美国斯坦福线性加速器中心的 BaBar 实验进行的。该实验还研究了 B 介子的衰变，但它是通过粉碎电子而不是为大型强子对撞机提供动力的质子来实现这种衰变的。 。

“这些实验是在完全不同的环境中进行的，但它们反映了相同的物理模型。这种复制为观察结果提供了重要的独立检查，”马里兰大学物理学家布莱恩·汉密尔顿解释说。 “两个实验的增加重量是这里的关键。这表明这不仅仅是一种工具效应——它指向真正的物理学。”

该团队现在需要通过进一步的实验来证实他们的观察结果。 本研究使用的数据是在 2011 年至 2012 年大型强子对撞机第一次运行期间收集的 - 同一次运行发现了，这是标准模型最后一个缺失的部分。 但现在粒子加速器正在进行第二次运行并实现破纪录的能量水平，他们将有更好的机会再次捕捉到衰退的迹象。

“我们正在计划一系列其他测量。大型强子对撞机实验目前正在第二次运行中获取更多数据，”贾瓦赫里说。 “从这里开始的任何知识都可以帮助我们更多地了解宇宙是如何演化到现在的。例如，我们知道和存在，但我们还不知道它们是什么或如何解释它们。 我们的结果可能是这个谜题的一部分？ 如果我们能够证明标准模型之外存在缺失的粒子和相互作用，那么它可以帮助完成图片。”

结果将于9月4日出版的《物理评论快报，但已经提前在 arXiv 上发布。 我们迫不及待地想看看大型强子对撞机研究人员的下一步发现。