由科学技术设施委员会 NA62实验长270米，包括一个120米长的真空罐，如图所示，装有几个粒子探测器
(注:实验轴是一条直线，坦克的弯曲是照片的光学效果
)信用:CERN 欧洲粒子物理研究所(CERN)的科学家报告了他们首次发现的理论预测过程的重要证据，为寻找粒子过程中新物理学的证据铺平了道路，新物理学可以解释暗物质和宇宙的其他奥秘
今天，欧洲粒子物理研究所NA62合作，由英国科学技术设施委员会(STFC)部分资助，涉及到许多英国科学家，在布拉格举行的2020年国际氢能中心会议上提出了第一个重要的实验证据，证明带电kaon超稀有衰变为一个带电pion和两个中微子(I
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K+ → π+νν)
衰变过程在尖端物理研究中很重要，因为它对理论预测的偏差非常敏感
这意味着，对于物理学家来说，寻找支持粒子物理中替代理论模型的证据是最有趣的事情之一
粒子物理学家、STFC大学执行主席马克·汤姆森教授说，这是一个令人兴奋的进步，因为这个结果表明，对这一过程的精确测量可以产生新的物理学，超越20世纪70年代发展起来的粒子物理学标准模型: “标准模型描述了宇宙的基本力量和建筑材料
这是一个非常成功的理论，但是有几个宇宙之谜标准模型没有解释，比如暗物质的性质和物质的起源——宇宙中反物质的不平衡
“物理学家一直在寻找标准模型的理论延伸
超稀有过程的测量为探索这些可能性提供了一条令人兴奋的途径，希望发现超越标准模型的新物理
" 这项研究的英国参与者来自伯明翰大学、布里斯托尔大学、格拉斯哥大学和兰开斯特大学，并得到了英国研究和创新机构STFC以及英国皇家学会和欧洲研究理事会(ERC)的资助
理论预测(红色区域)和实验极限(黑色三角形)的历史发展
有3个蓝色的测量值:第一个来自美国的一个实验
以下两个是来自NA62的早期数据，这个测量
可以清楚地看到电流测量精度的提高
信用:NA62合作 NA62实验的设计和建造得到了英国的大力支持，特别是用于测量这些超稀有的kaon衰变，kaon是由欧洲粒子物理研究所加速器复合体提供的一种独特的高强度质子束产生的
kaons是由欧洲粒子物理研究所超级质子同步加速器(SPS)的高能质子碰撞到一个静止的铍靶而产生的
这产生了一束次级粒子，每秒钟包含并传播近10亿个粒子，其中约6%是kaons
NA62的主要目的是精确测量带电kaon粒子如何衰变为π介子和中微子-反中微子对
英国在K+ → π+νν衰变分析中有很强的主导作用
“这种kaon衰变过程被称为‘黄金通道’，因为它既极其罕见，又在标准模型中得到极好的预测
伯明翰大学粒子物理学家、NA62的发言人克里斯蒂娜·拉兹罗尼教授解释说:“对于寻找新物理学的科学家来说，捕捉这一点是非常困难的，也是非常有希望的。”
“这是我们第一次能够获得这个衰变过程的重要实验证据
这是一个激动人心的时刻，因为这是获取衰变的精确测量值和识别可能偏离标准模型的基本步骤
“反过来，这将使我们能够找到理解我们的宇宙的新方法
NA62实验中开发的仪器和技术将导致下一代稀有kaon衰变实验
" 新结果的测量精度为30%，是迄今为止该过程中最精确的测量
这一结果与标准模型的预期一致，但仍为新粒子的存在留有余地
需要更多的数据才能对新物理的存在与否得出明确的结论
STFC·欧内斯特·卢瑟福研究员博士
兰卡斯特大学的朱塞佩·鲁杰罗自2016年以来一直是这项测量的首席分析师，并帮助创建了这项实验
他说: 2018年数据集的17个事件在红色方框内可见(红色方框在分析过程中保持不可见，它们的内容仅作为最后一步显示)
红框外的其他黑点主要是背景，我
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来自其他过程
信用:NA62合作 “分析实验数据带来了真正的挑战
我们不得不将大量不需要的数据压缩大约十亿倍
我们必须做到这一点，同时不丢失我们想要探测的微小信号
这比在一百万个干草堆里找到一根针更具挑战性！我们使用了一种叫做盲分析技术的方法
之所以这么叫，是因为分析是在不看信号应该在的区域或“盲区”的情况下进行的
" STFC还资助了两项欧内斯特·卢瑟福奖学金，一项在利物浦大学，然后是兰卡斯特大学，另一项在伯明翰大学
此外，伯明翰大学的三名博士生得到了STFC的支持，其中一名目前正在该项目中担任博士后研究员
五位“早期职业”物理学家都参与了这个项目
这项研究中使用的数据是在2016年至2018年间在位于法国的欧洲粒子物理研究所的Prevessin站点获取的，这项研究涉及来自31个机构的200多名科学家
一个新的数据采集阶段将在2021年开始，这将允许NA62合作对新物理问题给出一个更明确的答案
调查结果 新的结果来自对迄今收集的完整NA62数据集的详细分析，对应于6×1012 kaon衰变的暴露
因为被测量的过程是如此罕见，团队必须特别小心，不要做任何可能影响结果的事情
因此，实验是作为“盲目分析”进行的，物理学家最初只看背景来检查他们对各种来源的理解是否正确
只有当他们对此感到满意时，他们才会查看信号预期所在的数据区域；这被称为“盲目分析”
经过盲法分析，在2018年收集的主要数据集中观察到17个K+ → π+νν候选者，显示明显超出仅5个的预期背景
3项活动
这种过度导致了该过程的第一个证据(统计显著性高于“三西格玛”水平)
以30%的精度测量的衰变率，给出了该过程迄今为止最精确的测量结果
这一结果与标准模型的预期一致，但仍为新的物理效应留有余地
需要更多的数据才能对新物理的存在与否得出明确的结论
对于超稀有的K+ → π+νν衰变，这一过程发生的概率(称为“分支比”)非常小，并且可以在粒子物理标准模型中以高精度预测:(8
4 1
0)×10-11
这导致对超出标准模型描述的可能现象异常敏感，使这种衰变成为一种“黄金模式”，我
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粒子物理学精确前沿最有趣的观测之一
然而，由于微小的速率、处于最终状态的中微子对以及巨大的潜在背景过程，实验研究极具挑战性
由于其特性，NA62实验对各种罕见的kaon衰变和奇异过程具有极好的敏感性
NA62合作正在准备在2021-24年收集更大的数据集，届时欧洲粒子物理研究所的SPS将重新开始运行，用改进的光束线和探测器设置以更高的光束强度采集数据
下一个目标是对K+ → π+νν衰变进行“五西格马”观测，然后测量衰变率至10%的精度，从而提供一个强大的独立测试粒子物理标准模型
一个对衰变率的敏感度远低于10-11水平的新物理项目的地平线现已在望
从长远来看，一个高强度的kaon束计划正在形成，有望以百分之几的精度测量K+ → π+νν衰变，解决中性kaon，KL → π0νν的类似衰变，并对大量稀有的kaon衰变达到极高的灵敏度，这是对美丽夸克领域研究的补充
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