科学家发现两个极其罕见的粒子衰减事件

多年来,欧洲核研究组织(CERN)的物理学家一直在进行具有里程碑意义的实验,记录了数百亿个粒子的破裂,以期捕捉到一些奇异的球。最后,他们分享了一些有趣的结果。

这项名为NA62的实验让研究人员制造并销毁了成对的称为夸恩的夸克,寻找每100亿个事件的例子,这些事件可以验证粒子物理学标准模型的某些预测。去年他们找到了一个,现在他们添加了另外两个可能。

研究结果在最近的CERN研讨会上进行了介绍,并基于2017年收集的数据;是上一年收集的数据量的十倍。

这是NA62的坚实开端。但是要对他们的结果充满信心,研究团队将至少需要一些其他示例,这些示例包括带正电的kaon(K +)衰减为带正电的介子和中微子-抗中微子对。

好的,这并不是您所学的座位科学。但是这种粒子彩票的目标可能使这一切都值得。因此,让我们直接跳到将来,这个基于加速器的大规模实验的预期结果就可以了。

有两个潜在的结果。首先是,极罕见的K +衰变的发生频率与粒子物理学的标准模型所说的一样频繁。型号经过验证,一切都很好。

第二种可能是更令人兴奋的可能性。研究人员重新整理了带正电荷的夸克对重新组合成其他颗粒的统计数据之后,研究人员可能会发现某些东西不会累加。

标准模型目前尚不能解释诸如暗物质,为何物质和反物质未能在早期的宇宙中相互消除或为什么某些基本粒子的质量存在差异的问题。

因此,发现毕竟有些事情并不能很好地预测,我们可以进行非常精确的测试……这很可能为建立标准模型V2.0铺平了道路。

使用这种相当奇怪的夸克婚姻并不是一个任意决定。最初,Kaons在建立标准模型的物理学方面发挥了关键作用。因此,如果我们对这些粒子伙伴关系的行为方式有所误解,将会产生一些严重的后果。

伯明翰大学物理学家兼NA62发言人克里斯蒂娜·拉泽罗尼(Cristina Lazzeroni)表示: “这种凯恩衰变过程被称为“黄金通道”,因为它具有超稀有性和标准模型中出色的预测能力。”

“这很难捕获,并且对寻找新物理学的科学家们具有真正的希望。”

为了让您大致了解该实验需要付出多少努力,以下是它们的过程:一个强大的同步加速器用于将质子以超高速射向由金属铍制成的目标。

在由此产生的大约十亿个粒子的大屠杀中,少数变成了凯恩斯-实际上大约有6000万个。引导这些信号以分析其衰减,以找出罕见的一两个信号转变成某种不同信号的迹象。

由于偏倚会影响这种高精度方法的风险较高,因此该实验处于盲阶段,研究人员在将粒子归巢到他们希望找到最重要信号的区域之前,先分析整个粒子衰变场。

通过限制这种罕见过程的发生频率,并将其与应该发生的频率进行比较,物理学家可以极其精确地测试他们的数学。

到目前为止,有证据表明,在每千亿次衰变中,K +最多将成为介子,中微子和反中微子,这仍然与标准模型的预测相符,即每千亿次衰变的8.4倍。

但是狩猎尚未结束。到目前为止,只有三个异常的K +衰变事件发生,我们需要在作出判决之前分析更多的粒子碰撞。

去年还有一些数据需要分析,但我们需要等到2021年,欧洲核子研究组织才能再次启动他们的超质子对撞机。

即使标准模型拒绝让步,在这样的实验中也很少浪费。

Lazzeroni说: “新的结果仍然有限的统计数据,但是已经使我们能够开始对某些新的物理模型施加约束。”