粒子物理標準模型30多年前的預測得到驗證

2020-11-23 人民網

原標題:大型強子對撞機檢測到B介子衰變

  科技日報北京5月14日電 (記者張夢然)14日出版的英國《自然》雜誌上一篇粒子物理學報告稱,科學家在歐洲核子研究中心(CERN)地下的大型強子對撞機(LHC)中,檢測到了中性B介子粒子極為罕見的衰變。自從粒子物理標準模型預測到這種衰變,物理學家尋找該衰變過程的證據已經超過了30年。此次新的觀測結果證實了標準模型做出的預測。科學家們希望,在LHC進行的新實驗可以準確探究這種衰變的特性。

  基本粒子是人們已能認知的組成物質的最基本結構,粒子物理的標準模型描述了基本粒子的屬性和它們之間的相互作用。通過測試標準模型做出的理論預測,可以檢測標準模型的準確性或是對其作出一定修正,以便回答一些當前無法用標準模型解釋的問題,例如,反物質的起源。

  此次在瑞士日內瓦,物理學家們發現中性B介子衰變成μ子(muon,類似電子但更重,可被想像成一個「加重版」的電子),這提供了對於粒子物理標準模型準確性的嚴格測試,因為這種衰變對於模型的不完整之處非常敏感。以往的實驗也曾有發現這種衰變的證據,但是此次是由LHC的兩個探測器——緊湊μ子線圈(CMS)和LHC底夸克實驗負責採集和分析的,兩組實驗獲得的數據提供了對衰變速率的測量信息,其結果與標準模型作出的預測一致。同時,這個實驗的觀察和分析結果,也對標準模型的擴展帶來了一定的約束。

  研究人員寄希望於LHC進行的新實驗可以更為準確地探究這種衰變的特性。在經過兩年的升級和準備後,LHC於上個月正式重新啟動,並在本月稍早時間進行了重啟後首次撞擊,為其6月份將展開的第二階段對撞實驗做準備。屆時,其質子束流的總能量將達創紀錄的13萬億電子伏特。

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    CMS物理學家首次研究了頂夸克質量「運行」的效應,這是標準模型預測的一種基本量子效應。質量是基礎物理中最複雜的概念之一,經歷了漫長的概念發展歷史。質量最初在經典力學中被理解為慣性的量度,後來在狹義相對論中被解釋為能量的一種形式。
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