大型強子對撞機檢測到B介子衰變

2020-11-23 中國科學院

粒子物理標準模型30多年前的預測得到驗證

大型強子對撞機檢測到B介子衰變

2015-05-14 科技日報 張夢然

【字體：大 中 小】

語音播報

　　5月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。

　　5月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。

列印 責任編輯：侯茜

相關焦點

  • 大型強子對撞機上的實驗進展
    作者：高原寧 (北京大學物理學院)摘要 大型強子對撞機的成功建成，使人類對微觀世界的探索深入到了10-18 m這樣一個全新的領域。文章介紹大型強子對撞機上實驗的最新進展。關鍵詞 大型強子對撞機，Higgs粒子，CP破壞，強子譜2018 年12 月，歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(Large Hadron Collider，LHC)結束了第二個運行期(RUN2)的實驗。
  • 全球最大粒子對撞機發現B介子,填補微觀世界圖譜
    近日，他們終於在大型強子對撞機（Large Hadron Collider，LHC）中發現了新的粒子可能存在的證據。圖 | LHCb實驗正是依靠這個極為精密的頂角探測器來發現B介子的微小衰變作為世界上最大的粒子加速器，坐落於瑞士日內瓦郊外的大型強子對撞機隸屬於歐洲核子中心（Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire，
  • 大型強子對撞機首次觀測到重子和介子「相互依偎」
    據物理學家組織網近日報導，來自大型強子對撞機b（LHCb）團隊的研究人員觀察到一種五夸克（pentaquark）粒子擁有類似分子的結構。藉助這一五夸克粒子，科學家也首次發現重子和介子「相互依偎」在一起。        夸克是構成中子和質子的不可分割的粒子。
  • 科學家首次觀測到B介子純輕子衰變現象
    (KEKB)進行實驗，首次觀測到伴隨基本粒子中微子的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。但是，由於純輕子衰變道的衰變機率比較小，且通常的粒子探測器無法直接測到中微子的存在，事例的判選和重建都非常困難，存在很大的本底，因此科學家將該事例的篩選比喻為在柴草堆中找針。     研究小組利用高能加速器，詳細觀測了至2005年6月為止產生的4.5億對B介子和反B介子的衰變過程，從中觀察到17次B介子衰變為τ粒子和中微子現象。
  • 重磅丨全球最大粒子對撞機發現B介子,填補微觀世界圖譜
    近日，他們終於在大型強子對撞機（Large Hadron Collider，LHC）中發現了新的粒子可能存在的證據。圖 | LHCb實驗正是依靠這個極為精密的頂角探測器來發現B介子的微小衰變作為世界上最大的粒子加速器，坐落於瑞士日內瓦郊外的大型強子對撞機隸屬於歐洲核子中心（Conseil Europeen pour la Recherche Nucleaire，CERN）。
  • 大型強子對撞機實驗:「上帝粒子」常見衰變終被「捕獲」
    歐洲核子研究中心8月28日宣布，在發現「上帝粒子」——希格斯玻色子6年後，研究人員終於觀測到它衰變為被稱為底夸克的基本粒子。這一「常見衰變」的捕獲被研究人員看作是探索希格斯玻色子的裡程碑。新的觀測結果支持了標準模型對這一「常見衰變」的預測。研究人員說，如果觀測結果與標準模型的預測不符，則會動搖標準模型的基礎並指出新的物理學方向。40多年前，科學家們建立起一套名叫「標準模型」的粒子物理學理論，但這一理論一直缺少最後一塊拼圖，即希格斯玻色子。這一難以尋覓又極為重要的「上帝粒子」被認為是解釋其他粒子如何獲取質量的關鍵。
  • 大型強子對撞機創造物質
    2018年的阿特拉斯事件顯示，兩個光子產生一對W玻色子，隨後W玻色子衰變為一個介子和一個電子(在探測器中可去年，大型強子對撞機(LHC)的ATLAS實驗觀測到兩個光子(光的粒子)相互反彈並產生兩個新的光子。今年，他們在這方面的研究又向前邁進了一步，發現光子合併並轉化為更有趣的東西:W玻色子，這種粒子攜帶著支配核衰變的弱力。這項研究不僅闡明了大型強子對撞機內部控制過程的核心概念:能量和物質是同一枚硬幣的兩面。
  • 大型強子對撞機瞥見了新物理學的線索
    2015年，大型強子對撞機的LHCb實驗做出了一個令粒子物理學家激動不已的觀察：它發現粒子的行為可能與標準理論不符。這些數據支持了物理學家的猜測，即存在比他們的理論所暗示的更多的基本粒子，甚至可能為最近發現的希格斯玻色子所構成的一個重大謎團提供了線索。
  • 大型強子對撞機:或可窺探「黑暗世界」的物理學
    為了窺探這個黑暗世界，科學家需要調整大型強子對撞機的探測器。世界上最大的原子對撞機——大型強子對撞機，在法國-瑞士邊境地下形成一個27公裡長的環在一篇新論文中，理論物理學家表示他們制定了一項新計劃，搜尋理論中存在但從未在現實中觀測到的粒子。
  • 大型強子對撞機實驗揭示了「五夸克」粒子的結構
    介子和重子在五夸克中粘合在一起。世界上最大的粒子加速器的新結果闡明了五夸克的結構，五夸克是一種由五個夸克結合在一起的奇異粒子。夸克是構成質子和中子的亞原子粒子，通常成對或三個一組結合在一起，分別形成介子和重子。但是最近對瑞士日內瓦大型強子對撞機的數據分析顯示，存在更大的聚合體，比如五夸克五夸克。現在，科學家們已經能夠處理更多的數據來了解夸克是如何在這些奇怪的五夸克粒子中排列的。事實上，研究人員發現重子與介子結合，形成了一種奇怪的新分子。
  • 歐洲大型強子對撞機疑似發現新粒子,標準模型受到挑戰
    歐洲大型強子對撞機疑似發現新粒子，標準模型受到挑戰 澎湃新聞記者 虞涵棋 蔣晨悅 2017-04-19 21:50 來源
  • 中國科學家牽頭,在歐洲大型強子對撞機上首次發現雙粲重子
    中國科學家牽頭，在歐洲大型強子對撞機上首次發現雙粲重子 操秀英/科技日報 2017-07-07 08:03
  • 大型強子對撞機實驗未找到超對稱粒子(圖)
    大型強子對撞機的實驗結果可能宣判了超對稱模型的死刑　　實驗至今，如果超對稱理論正確，人們應該已經找到一些蛛絲馬跡，但是實際上並沒有發生這種情況，這讓這一理論面臨危機　　北京時間8月30日消息，大型強子對撞機
  • 大型強子對撞機首次實驗發現新粒子雙粲重子
    原標題：大型強子對撞機首次實驗發現雙粲重子中青在線北京7月11日電(中國青年報·中青在線記者葉雨婷) 近日，歐洲核子研究中心(CERN)大型強子對撞機實驗上發現雙粲重子的質量大約是3621兆電子伏特，通過弱相互作用衰變為重子和三個輕介子K- π+ π+。底夸克探測器是歐洲核子研究中心大型強子對撞機上的粒子物理實驗裝置之一，專門進行含有重夸克粒子的產生和衰變性質研究。底夸克探測器合作組由來自16個國家、72個單位的1185名成員組成，其中中國組由清華大學、華中師範大學、中國科學院大學和武漢大學的研究人員組成。
  • 大型強子對撞機LHC探秘,現代奇蹟是怎麼工作的
    ，有很多的爭論，在發表我的觀點之前，想先分享一下現在世界上最先進的位於歐洲的大型強子對撞機LHC的相關知識。在法國和瑞士交界的地下100米處，坐落著目前世界上最大的粒子加速器——大型強子對撞機LHC(the Large Hadron Collider )，它由一圈27公裡長的超導磁體組成，帶有若干加速結構，一旦啟動，將以接近光速的速度發射質子和離子束，這些粒子束相互碰撞，科學家們記錄並分析碰撞產生的結果，讓物理學家可以測試不同粒子物理學理論，包括測量希格斯玻色子的性質
  • 為什麼物理學需要大型強子對撞機以外的粒子對撞機?科學家這樣說
    在歐洲大型強子對撞機內部，質子以299,792,455米/秒的速度通過，僅比光速慢3米/秒。高能物理領域存在一個問題，一方面，我們有粒子物理學的標準模型：描述宇宙粒子及其相互作用的量子場論。從核反應堆到放射性衰變，再到宇宙粒子，再到高能加速器，標準模型已經通過了所有設計出來的實驗測試。另一方面，標準模型並沒有解釋一切。
  • 揭秘世界最大粒子加速器:大型強子對撞機(組圖)
    【搜狐科學消息】　據美國《波士頓全球報》報導，歐洲核子研究中心已於7日宣布將於9月10日啟動大型強子對撞機(LHC)，希望藉助這臺世界最大的粒子加速器揭開宇宙起源的奧秘。　　大型強子對撞機不僅是世界最大的粒子加速器，同時也是世界最大的機器。
  • 希格斯玻色子十萬億分之一秒之後的衰變之謎
    這就是為什麼自從希格斯發現之後，研究人員一直在尋找這些衰變產物的線索。通常，希格斯粒子會衰變成更大質量的粒子，比如對底夸克。但是，在大型強子對撞機中製造出足夠多的希格斯玻色子，其中一些會衰變成與之耦合的更輕的粒子，比如μ介子。如果希格斯粒子在大型強子對撞機中衰變為兩個μ介子，這是我們能探測到的最罕見的「上帝粒子」衰變之一。
  • 大型強子對撞機來探索
    大型強子對撞機（LHC）在中斷後，重新啟動。2012年首次運行期間，大型強子對撞機首次探測到希格斯玻色子的新聞成為了頭條，新升級的粒子加速器有潛力通過研究反物質來提供新的發現，探索暗物質的奧秘，甚至揭示額外維度的存在。
  • 緊湊型直線對撞機(CLIC)——大型強子對撞機未來的接班人?
    CLIC或許能夠回答這些問題，但它需要一臺比曼哈頓還要長的粒子對撞機。亞原子的直道加速賽大型強子對撞機(LHC)會將一些被稱為強子的重粒子撞擊在一起(你體內也有一堆強子，質子和中子就是這個微觀家族最常見的代表粒子)，在大型強子對撞機上，強子會在一個巨大的圓圈裡一圈又一圈地旋轉，在速度接近光速的時候撞擊在一起。