大型強子對撞機實驗發(fā)現(xiàn)輕子行為異常意味著粒子物理學標準模型存在破綻

來源：科技日報 2020-01-20 09:29:05

據(jù)歐洲核子研究中心(CERN)官網(wǎng)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(fā)現(xiàn)，不同輕子的行為可能存在差異。盡管這一結(jié)果統(tǒng)計顯著性不高，但與此前其他結(jié)果吻合。如這些結(jié)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(zhì)量不同，同一種粒子衰變產(chǎn)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(jié)果均表明，不同輕子的“行為舉止”可能不同。

LHCb團隊的最新結(jié)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(zhì)子—質(zhì)子對撞數(shù)據(jù)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(chǎn)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(xiàn)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(tǒng)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(jié)果和此前結(jié)果都發(fā)現(xiàn)，粒子衰變產(chǎn)生正反繆子對的概率小于產(chǎn)生正負電子對的概率。但他們也強調(diào)，需要更多數(shù)據(jù)，才能定論。

(記者劉霞)

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