LHC重大进展:发现奇异粒子,物理学或将迎来革命!
近日,欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)最新实验发现了一种奇异粒子,它可能最终打破统治粒子物理学半个世纪的标准模型。这一结果已被《物理评论快报》(Physical Review Letters)接受发表,这让物理学家们激动不已。
标准模型虽然完美描述了宇宙中的力和粒子,但它无法解释暗物质等众多现象。此前看似挑战标准模型的测量结果,如W玻色子质量异常,都在后续研究中被推翻。但这次,情况可能不同。
LHCb实验没有直接寻找新粒子,而是通过间接方式捕捉它们的微妙影响。研究人员分析了B介子——由一个底夸克和另一个较轻夸克组成的粒子——衰变成包含奇异夸克的介子以及两个μ子(电子的较重表兄弟)的过程。他们发现,衰变产物的角度与标准模型预测明显不符。
这种B介子衰变被称为“企鹅衰变”,由英国理论家约翰·埃利斯在1977年创造此名。衰变涉及一个量子循环:底夸克通过暂时过渡到“虚”粒子而变成奇异夸克,虚粒子会突然出现和消失。量子物理学允许重的非标准模型粒子迅速进入这个循环,留下标准模型无法解释的产物。由于这种衰变极为罕见——约十亿分之一的B介子以这种方式衰变——新粒子的影响更容易被发现。
此次分析涵盖了2011年至2018年间积累的约6500亿次衰变。测量结果与标准模型不一致的显著性约为4西格玛,这意味着随机噪声产生这种信号的几率约为1/16000。研究团队成员、爱丁堡大学物理学家William Barter称这是“近几年LHC最重要的成果之一”。更令人兴奋的是,另一个大型强对撞机实验CMS也观察到了类似差异,尽管统计显著性较低。
能够解释这一现象的候选粒子包括Z‘粒子——一种与全新尚未发现的力相关联的粒子,它比标准模型中的Z玻色子更重,且倾向于与某些粒子族相互作用。另一种可能是“轻夸克”,它在高能量下兼具轻子和夸克的特性。
无论哪种解释成立,都意味着标准模型可能即将被打破,物理学将迎来一场新的革命。
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