據(jù)外媒報道，蘇黎世大學(xué)和歐洲核子研究中心的研究人員剛剛發(fā)布了一項有趣的新結(jié)果。根據(jù)運(yùn)行大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHCb)實驗的國際研究合作組織了解到，最新的測量結(jié)果加強(qiáng)了跟理論預(yù)期偏差的線索。如果得到證實，那么這些發(fā)現(xiàn)將指向超越標(biāo)準(zhǔn)模型的物理學(xué)如一種新的基本力。

當(dāng)所謂的美夸克在大型強(qiáng)子對撞機(jī)的高能質(zhì)子束碰撞中產(chǎn)生時，它們幾乎會立即當(dāng)場衰變。LHCb的研究人員根據(jù)復(fù)合粒子的衰變產(chǎn)物重建了它們的性質(zhì)。

根據(jù)粒子物理學(xué)的既定定律即所謂的標(biāo)準(zhǔn)模型(Standard Model)，人們預(yù)計美夸克會以同樣的概率跟電子和介子一起衰變到最終狀態(tài)，而電子和介子是電子的兄弟姐妹，它們的質(zhì)量要重得多。然而自2014年LHC的測量結(jié)果表明，這種“輕子普遍性”可能在某些衰變中被打破。在這些衰變中，兩種粒子的產(chǎn)生比跟理論預(yù)測的不同。

衰變測量似乎跟粒子物理學(xué)的預(yù)測不一致

由蘇黎世大學(xué)物理系教授Nicola Serra領(lǐng)導(dǎo)的小組成員則是直接從事測量工作的小型研究團(tuán)隊的成員。在最新的LHCb分析中，包含電子和介子的衰變產(chǎn)物的比率比之前的測量要精確得多，其使用了LHCb探測器迄今收集到的所有數(shù)據(jù)。

結(jié)果表明，美夸克衰變中的“輕子普適性”被打破的概率約為0.1%，則跟理論預(yù)測相符。如果得到證實，這種違背將意味著物理學(xué)超出了標(biāo)準(zhǔn)模型如除了重力、電磁力、導(dǎo)致放射性的弱核相互作用和將物質(zhì)凝聚在一起的強(qiáng)核力之外還有一種新的基本力。

現(xiàn)得出最終結(jié)論還為時過早，但即將到來的測量方法將具有巨大潛力

“標(biāo)準(zhǔn)模式已經(jīng)統(tǒng)治了幾十年時間。實驗人員的工作就是對它展開越來越精確的測試以此看看它是否能經(jīng)受住越來越多的檢查，”UZH高級研究員Patrick Owen說道。據(jù)悉，他在這項研究中扮演了重要角色。在粒子物理學(xué)中，如果誤差的概率小于300萬分之一，那么觀測結(jié)果就會成為真正的發(fā)現(xiàn)，這無疑會會讓研究人員更加興奮。

“所以，現(xiàn)在得出最終結(jié)論還為時過早。然而，這種偏差跟過去十年中表現(xiàn)出來的異常模式一致，”Nicola Serra說道，“幸運(yùn)的是，LHCb的合作很好地闡明了這些衰變中可能存在的新物理效應(yīng)。我們只是需要更多的相關(guān)測量在未來?！?/p>

現(xiàn)在，這一結(jié)果首次在Moriond電弱相互作用和統(tǒng)一理論會議上公布，另外還有在日內(nèi)瓦歐洲核子研究組織(CERN)的在線研討會上公布。

大型強(qiáng)子對撞機(jī)美（夸克）實驗(LHCb)

LHCb實驗是位于日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)的四個大型實驗之一。它被設(shè)計用來研究含有美夸克的粒子的衰變，美夸克具有最大質(zhì)量形成束縛態(tài)。由此產(chǎn)生的對物質(zhì)和反物質(zhì)差異的精確測量以及含有美夸克的粒子的罕見衰變則可以對粒子物理的標(biāo)準(zhǔn)模型展開靈敏的測試。

來自UZH和EPFL的研究小組自1999年起就成為了LHCb合作的成員。他們?yōu)長HCb探測器的設(shè)計和建造做出了重要貢獻(xiàn)并參與了該探測器的升級。這將是收集所需統(tǒng)計數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，這樣才能查明在美夸克衰變中觀察到的異常是否確實存在。自2009年開始收集數(shù)據(jù)以來，由Nicola Serra組成的UZH小組一直在測量含有美夸克的粒子衰變方面發(fā)揮著主導(dǎo)作用。