輕子行為反常 或將顛覆標準模型

2020-11-23 人民網

原標題：輕子行為反常 或將顛覆標準模型

　　科技日報北京9月11日電 （記者劉霞）貌似金科玉律的標準模型似乎正經歷危機。據美國趣味科學網站11日報導，大型強子對撞機（LHC）提供的新證據表明，輕子的行為與科學家們預想的並不一樣。研究人員稱，如果有更多數據佐證這一行為，那麼，輕子將成為導致標準模型碎裂的第一道裂縫。

　　標準模型是粒子物理學裡描述強力、弱力及電磁力三種基本力，以及組成所有物質的基本粒子包括從中微子到希格斯玻色子等各種亞原子粒子行為的理論。在40多年來的數百次試驗中，科學家們一再證明，標準模型精確地反映並預測了現實情況。

　　但標準模型並非整個宇宙運行的全景圖。首先描述微觀世界運行法則的標準模型無法與描述宏觀世界的廣義相對論「和諧相處」。而且，這兩者都無法解釋佔據宇宙大部分質能的暗物質。因此，物理學家們一直在尋找能顛覆標準模型基本前提的結論，希望能藉此開闢新的物理學領域。

　　現在參與LHC b實驗的科學家發現，B介子衰變成τ輕子和μ介子的頻率並不符合標準模型，τ輕子比預想的要多。他們已於今年初報告了這一發現。這一情況也曾在美國史丹福大學的BaBar實驗中出現過，後者旨在追蹤電子與其反物質正電子對撞後的殘餘物。

　　研究人員表示，結合這兩個實驗，這種矛盾情況隨機出現的機率大大降低，新結論處於「4西格瑪」水平，這意味著，τ輕子和μ介子的比例與標註模型不符是一種真實存在的物理現象而非隨機波動，其發生的機率為99.993%。

　　伯克利國家實驗室的理論物理學家佐爾坦·裡蓋蒂表示，當然，現在說標準模型出了問題還為時過早，但事實是，我們在兩個完全不同的實驗中發現了同樣的結論，而且在日本高能物理研究所（KEK）的B工廠進行的實驗也發現了同樣的背離現象。

　　裡蓋蒂強調說，新結論可否獲得證實，還需等待科學家分析LHC升級後的實驗數據。如果未來的實驗也符合最新結論，那麼將對理論本身以及我們如何看待世界產生重要影響。

　　 總編輯圈點

　　能夠心無旁騖地藉助全球最頂尖的科研重器來探究粒子物理的學問，應該說，參與其中的科學家比1600年被燒死在羅馬鮮花廣場上、堅持哥白尼日心說的布魯諾幸運多了。那時的教會認為，科學探索總該給上帝留有一席之地，但世間本沒有什麼救世主，科學最後戰勝了愚昧。同樣，不管實驗結果與標準模型是否有出入，對終極真理的探索應該始終是唯一目標。如能證實新結論具有顛覆性，那麼，大膽向前邁進一步也是需要驚人勇氣的。

(來源:科技日報)

相關焦點

  • 大型強子對撞機實驗發現輕子行為異常
    原標題：大型強子對撞機實驗發現輕子行為異常 　　科技日報訊 （記者劉霞）據歐洲核子研究中心（CERN）官網日前報導，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。
  • 第三代輕子夸克質量下限設定
    據物理學家組織網近日報導，歐洲核子研究中心緊湊渺子線圈（CMS）國際合作組近日發布了其尋找第三代輕子夸克的最新結果：他們未曾在質子-質子對撞中發現第三代輕子夸克的「芳蹤」，但對其質量進行了進一步的限定——這種粒子的質量至少為0.98—1.73太電子伏特（TeV，萬億電子伏特），這是科學家迄今對這一粒子進行的最嚴苛質量限定
  • 物理學輕子試驗或顛覆基本科學概念
    ）實驗結果，引發科學家重新思考物理學基本概念——「標準模型」，以及宇宙的基本理論。因此有可能打破40年來的物理基本概念——標準模型（Standard Model）。該理論認為，宇宙間的強力、弱力及電磁力為三種基本力，是宇宙中所有基本粒子相互組合的基石。該模型到目前為止，幾乎得到所有實驗結果的驗證，如觀測中微子以至2012年所確認所預測的希格斯玻色子（Higgs boson）等等。
  • 輕子特殊情況下行為異常,科學家全面研究,或隱藏神秘的全新粒子
    近期有一個新聞引起了大家的注意，這個信息是歐洲核子研究中心【CERN】官網做出的報告，因為科學家在檢測輕子的時候，發現了一些奇怪的異常情況，這是以往科學家沒有發現的一個奧秘，這個發現很可能會把目前的粒子物理學標準模型打破，這將導致整個物理學，需要重新進行研究和規劃，這無疑引起科學家的震驚。
  • 第三代輕子夸克質量下限設定 至少為0.98-1.73太電子伏特
    輕子包括電子、繆子、陶子和與之相應的中微子；夸克則包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、頂夸克和底夸克，這些夸克組合在一起形成了質子、中子和其他複合粒子。粒子物理學標準模型表明，輕子和夸克都有三代，其質量不斷遞增。而且，這兩類粒子迥然不同。
  • 第三代輕子夸克質量下限設定至少為0.98—1.73太電子伏特
    在最基本的層面上，物質由輕子和夸克這兩種基本粒子組成。輕子包括電子、繆子、陶子和與之相應的中微子；夸克則包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、頂夸克和底夸克，這些夸克組合在一起形成了質子、中子和其他複合粒子。　　粒子物理學標準模型表明，輕子和夸克都有三代，其質量不斷遞增。而且，這兩類粒子迥然不同。
  • 輕子家族中的電子，是物質的關鍵組成部分，也是理解電學的核心
    在粒子物理學輕子家族中最著名的粒子是電子，電子是物質的關鍵組成部分，也是我們理解電學的核心。但電子並不是輕子家族唯一的孩子，它有兩個更重的兄弟姐妹，µ子和τ輕子，它們一起被稱為三種輕子口味。根據粒子物理標準模型，這些兄弟姐妹之間唯一的區別應該是質量：µ子比電子重約200倍，而輕子比µ子重約17倍。
  • 又一發現:首次觀測到輕子衰,或將揭示標準模型之外的新物理學!
    在這項研究之前，只有一個與相同輕子衰變相關的實驗結果，是由另一組稱為CLEO協作的研究人員收集。然而，CLEO的合作並沒有觀察到D+→τ+ντ的信號。只能設定一個上限，這個上限只比標準模型對這種衰變速率的預測大20%。在新研究中，北京光譜儀III（BESIII）的合作小組開始進一步研究這種衰變，希望大量數據樣本將使新的發現成為可能。
  • 中微子是唯一其特性不能由標準模型單獨解釋的標準模型粒子
    我們所知道的宇宙中的每一種物質都是由相同的幾個基本粒子組成的：夸克、輕子和標準模型中的玻色子。夸克和輕子結合在一起形成質子和中子、重元素、原子、分子和我們所知的所有可見物質。玻色子負責所有粒子之間的作用力，除了暗物質、暗能量以及為什麼我們的宇宙充滿了物質而不是反物質等幾個謎題外，弄明白了這些粒子的規律，則能解釋我們所觀察到的一切。
  • 物理學家:對輕子夸克的數量設定了新的界限
    在最基本的層面上，物質由兩種類型的粒子組成：輕子（例如電子）和夸克，它們結合形成質子、中子和其它複合粒子。在粒子物理學的標準模型下，輕子和夸克都可以分為三代。但是，一些擴展標準模型的理論預測，存在稱為「輕子夸克」（leptoquarks）的新粒子，該粒子將通過相互相互作用來使夸克和輕子統一。
  • 簡單搞懂標準模型,希格斯粒子是怎樣被發現的?
    關於標準模型中的粒子，最多的問題就是有關希格斯玻色子的，而希格斯玻色子更是被稱為上帝粒子，因為在當時希格斯粒子被認為是標準模型中缺失的一塊，如果沒有找到整個標準模型將會崩塌。我們就借題主的問題回答以下幾個問題：標準模型中的粒子都有哪些？有什麼作用？希格斯粒子是怎樣被發現的？標準模型目前還存在什麼問題？
  • 粒子標準模型有錯?科學家急切想要找出其中的漏洞!
    眾所周知，粒子物理學的標準模型佔據了粒子界的主導地位，在幾十年的時間裡，它成功地通過了來自世界各地實驗的挑戰。這一理論將我們對宇宙四種基本力中的三種——電磁力、強核力和弱核力——的理解統一在一個量子理論下。總而言之，這是所有科學中最久經考驗的理論，能夠解釋大量的基本相互作用。
  • 科學家首次觀測到B介子純輕子衰變現象
    ，B介子衰變到τ輕子和中微子兩種粒子，衰變機率與基本粒子標準模型理論的預言相一致。研究小組認為，由於一些超出標準模型的理論，如超對稱性和兩黑格斯(Higgs)模型理論都可以修正該輕子道的衰變機率，因此，今後應進一步積累實驗數據以進行更深入的研究，更精確地檢驗標準模型理論，探測可能存在的新物理現象和相互作用機制。     中微子幾乎不與物質發生相互作用，因此被稱為看不見的粒子。伴隨著中微子產生的B介子純輕子衰變現象的研究，對探尋新物理和新理論具有非常重要的意義。
  • 粒子物理標準模型都無法單獨描述!
    無論是水、石頭等非生物，或者植物、人等生物，還是行星、恆星等天體，這些物體都是由標準模型中的的幾種基本粒子組成——夸克、輕子和玻色子。夸克和輕子結合在一起形成質子和中子，由此又構成了原子、分子，乃至宏觀物體，這些都能被粒子物理標準模型準確描述。不過，中微子是個例外。
  • 基本粒子和相互作用的標準模型簡介
    夸克和輕子被稱為費米子，因為它們遵守費米-狄拉克統計和泡利不相容原理，兩個相同的粒子不能佔據相同的量子態。除了夸克和輕子之外，粒子物理標準模型還需要另一種電中性粒子，稱為希格斯玻色子(H0)。2012年，歐洲核子中心的大型強子對撞機以一個基本粒子(而不是一個複合粒子)的形式存在，我們也不知道是否應該有更多的粒子。
  • 3個不同實驗結果指出一個在物理學標準模型之外的現象!
    三不同的實驗的檢閱出現「非常相似」的結果，指向研究人員所說的，很有可能我們發現一個現象暗示它超越了粒子物理學的標準模型。
  • 大量的中微子是如何打破物理標準模型的?
    他將其命名為「中微子」，意為「中性微小粒子」，並在假定中指出自嘲所定的異端：「我做了一件可怕的事情，我假設了一個無法檢測到的粒子。」根據保利的理論，某些核反應中會發射出一類新的粒子。當中子衰變成質子和電子時，還必須產生反電子中微子，既要保留輕子數（輕子總數減去反輕子總數），又要保留輕子家族數（相同的輕子數）電子，介子和τ家族中的每個正負輕子）。
  • 基本粒子和相互作用的標準模型|眾妙之門
    正如前言所述，我們將略過20世紀後半葉的歷史，直接跳到我們今天所知道的物質基本成分的總結上。物質的成分可分為兩類：夸克和輕子。它們是不同的，因為夸克參與強相互作用而輕子則沒有。夸克和輕子有三代。不同代的組分間除了質量以外，沒有任何差別。第一代組分組成了我們常見的物質。第二代和第三代的成分不穩定，在地球上無法自然發現，但它們可以由普通物質的高能碰撞過程產生。
  • 數學分析|第11章 反常積分--被積函數是sin x/x^p的反常積分模型應用
    的反常積分模型應用的反常積分模型回顧模型一的反常積分模型應用【例1】.(2003廣西師範大學)討論下列反常積分的斂散性（包括絕對收斂與條件收斂）分析：此題既有瑕積分，也有無窮積分。【例3】.(1998東北大學)討論下列反常積分的斂散性（包括絕對收斂、條件收斂和發散）分析：由於此題既涉及到瑕積分，又涉及到無窮積分，所以將上述積分區間拆開進行研究可得下面研究
  • 標準模型的粒子數量以及劃分方法,一看就懂
    這就需要粒子物理標準模型了，簡單的說這個模型就是從本質上去詮釋這四種相互作用力（引力目前除外）。對於物質的基本組成大多數人了解的就是分子，再細一點就是原子或者是質子、中子。而組成中子、質子一類的還有更基本的粒子，這些粒子也屬於標準模型中的組成了。