剑桥大学
学分:剑桥大学
欧洲核子研究中心(CERN)LHCb实验公布的结果揭示了一些现象的进一步线索，这些现象无法用我们目前的基础物理理论来解释
2020年3月，同样的实验公布了粒子打破标准模型的核心原则之一——我们最好的粒子和力理论——的证据，表明可能存在新的基本粒子和力
现在，剑桥卡文迪什实验室的物理学家进一步的测量发现了类似的效应，为新物理学提供了支持
标准模型描述了组成宇宙的所有已知粒子以及它们之间相互作用的力
迄今为止，它已经通过了所有的实验测试，然而物理学家知道它一定是不完整的
它不包括引力，也不能解释大爆炸期间物质是如何产生的，并且不包含任何可以解释神秘暗物质的粒子，天文学家告诉我们，暗物质比构成我们周围可见世界的物质丰富五倍
因此，物理学家长期以来一直在寻找超越标准模型的物理迹象，这可能有助于我们解决其中的一些谜团
寻找新粒子和力的最好方法之一是研究被称为美丽夸克的粒子
这些是构成每个原子核的上下夸克的奇异表亲
美丽夸克并不大量存在于世界各地，因为它们的寿命非常短——在转化或衰变为其他粒子之前，平均只能存活万亿分之一秒
然而，欧洲核子研究中心的巨型粒子加速器大型强子对撞机每年都会产生数十亿个美丽的夸克，这些夸克被一个名为LHCb的特制探测器记录下来
美夸克的衰变方式会受到未被发现的力或粒子的影响
今年3月，LHCb的一个物理学家团队发布了结果，显示出美丽的夸克衰变为称为μ子的粒子的频率低于它们较轻的同类电子
这在标准模型中是不可能解释的，标准模型对电子和μ子一视同仁，除了电子比μ子轻200倍的事实
因此，美丽的夸克应该以相等的速度衰变为μ子和电子
相反，LHCb的物理学家发现，μ子衰变的发生频率只有电子衰变的85%左右
LHCb结果和标准模型之间的差异大约是实验误差的三个单位，或者在粒子物理学中称为“3西格玛”
这意味着，这一结果只有千分之一的概率是由统计上的侥幸造成的
假设结果是正确的，最有可能的解释是，一种新的力量吸引不同强度的电子和μ子，干扰了这些美丽夸克的衰变
然而，为了确定效果是否真实，需要更多的数据来减少实验误差
只有当一个结果达到“5西格玛”阈值时，当由于随机机会导致的概率小于百万分之一时，粒子物理学家才会开始认为它是一个真正的发现
“事实上，我们已经看到了与我们的同事在3月份所做的相同的效果，这无疑增加了我们真正处于发现新事物边缘的机会，”博士说
卡文迪许实验室的哈利·克里夫
“能对这个谜题有更多的了解真是太好了
" 今天的结果检验了两个新的美丽夸克衰变，它们来自三月结果中使用的同一个衰变家族
研究小组发现了同样的效应——μ子衰变的频率只有电子衰变的70%左右
这一次误差更大，这意味着偏差在2西格玛左右，这意味着有超过2%的概率是由于数据的统计偏差造成的
虽然这个结果本身并不是决定性的，但它确实为越来越多的证据提供了进一步的支持，这些证据表明有新的基本力量等待被发现
同样来自卡文迪什实验室的瓦尔·吉布森教授说:“大型强子对撞机的兴奋感与日俱增，因为升级后的LHCb探测器即将开启，收集到的进一步数据将提供必要的统计数据来证明或反驳一项重大发现。”
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
