大型强子对撞机新结果对物理学领先理论发起挑战

发表于 4年以前 | 总阅读数：550 次

当所谓的美夸克在大型强子对撞机的高能质子束碰撞中产生时，它们几乎会立即当场衰变。LHCb的研究人员根据复合粒子的衰变产物重建了它们的性质。

根据粒子物理学的既定定律即所谓的标准模型(Standard Model)，人们预计美夸克会以同样的概率跟电子和介子一起衰变到最终状态，而电子和介子是电子的兄弟姐妹，它们的质量要重得多。然而自2014年LHC的测量结果表明，这种“轻子普遍性”可能在某些衰变中被打破。在这些衰变中，两种粒子的产生比跟理论预测的不同。

衰变测量似乎跟粒子物理学的预测不一致

由苏黎世大学物理系教授Nicola Serra领导的小组成员则是直接从事测量工作的小型研究团队的成员。在最新的LHCb分析中，包含电子和介子的衰变产物的比率比之前的测量要精确得多，其使用了LHCb探测器迄今收集到的所有数据。

结果表明，美夸克衰变中的“轻子普适性”被打破的概率约为0.1%，则跟理论预测相符。如果得到证实，这种违背将意味着物理学超出了标准模型如除了重力、电磁力、导致放射性的弱核相互作用和将物质凝聚在一起的强核力之外还有一种新的基本力。

现得出最终结论还为时过早，但即将到来的测量方法将具有巨大潜力

“标准模式已经统治了几十年时间。实验人员的工作就是对它展开越来越精确的测试以此看看它是否能经受住越来越多的检查，”UZH高级研究员Patrick Owen说道。据悉，他在这项研究中扮演了重要角色。在粒子物理学中，如果误差的概率小于300万分之一，那么观测结果就会成为真正的发现，这无疑会会让研究人员更加兴奋。

“所以，现在得出最终结论还为时过早。然而，这种偏差跟过去十年中表现出来的异常模式一致，”Nicola Serra说道，“幸运的是，LHCb的合作很好地阐明了这些衰变中可能存在的新物理效应。我们只是需要更多的相关测量在未来。”

现在，这一结果首次在Moriond电弱相互作用和统一理论会议上公布，另外还有在日内瓦欧洲核子研究组织(CERN)的在线研讨会上公布。

大型强子对撞机美（夸克）实验(LHCb)

LHCb实验是位于日内瓦的欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)的四个大型实验之一。它被设计用来研究含有美夸克的粒子的衰变，美夸克具有最大质量形成束缚态。由此产生的对物质和反物质差异的精确测量以及含有美夸克的粒子的罕见衰变则可以对粒子物理的标准模型展开灵敏的测试。

来自UZH和EPFL的研究小组自1999年起就成为了LHCb合作的成员。他们为LHCb探测器的设计和建造做出了重要贡献并参与了该探测器的升级。这将是收集所需统计数据的关键，这样才能查明在美夸克衰变中观察到的异常是否确实存在。自2009年开始收集数据以来，由Nicola Serra组成的UZH小组一直在测量含有美夸克的粒子衰变方面发挥着主导作用。