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大型強子對撞機實驗發現輕子行為異常

2020-01-20 08:57

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據歐洲核子研究中心(CERN)官網日前報道,該中心大型強子對撞機底夸克實驗(LHCb)團隊報告稱,他們在檢驗輕子普適性時發現,不同輕子的行為可能存在差異。盡管這一結果統計顯著性不高,但與此前其他結果吻合。如這些結果獲得證實,意味著粒子物理學標準模型存在破綻。

輕子是標準模型中的基本粒子,分為三代:電子、繆子(muons)和陶子(taus)。輕子普適性是標準模型的一個基本原則,指這三種粒子與其他粒子之間的相互作用如出一轍。因此,盡管不同輕子質量不同,同一種粒子衰變產生這三種輕子的概率應該相同。然而,過去幾年,LHCb團隊和其他研究人員提供的測量結果均表明,不同輕子的“行為舉止”可能不同。

LHCb團隊的最新結果首次利用底重子衰變檢驗輕子普適性。底重子由三個夸克組成,至少包含一個底夸克。LHCb團隊從能量分別為7、8和13太電子伏特(TeV,即萬億電子伏特)的質子—質子對撞數據中,篩選鑒別出名為Λb0的底重子,并計算了這些底重子“變身”產生正反繆子對(或正負電子對)的衰變率。

該團隊計算出這兩個衰變率之間的比值。如果輕子普適性正確,則該比值應接近1;偏離此值則表明輕子普適性遭到破壞,可能的原因是,以前從未現身、標準模型也未曾預言的粒子充當了“幕后黑手”。

研究小組獲得的比值略低于1,統計顯著性約為1倍標準差,而如果要宣稱這兩個衰變率確有不同,需要5倍標準差。

研究人員說,這一結果和此前結果都發現,粒子衰變產生正反繆子對的概率小于產生正負電子對的概率。但他們也強調,需要更多數據,才能定論。

責任編輯:李繼業(QF0004)

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