物理学家探测到罕见粒子衰变

粒子物理学中的标准模型

一个Bs介子衰变为两个μ子是极其罕见的。

北京时间11月14日，据英国广播公司报道，物理学家最近发现了自然界中最罕见的粒子衰变现象之一。这一发现将是对当前物理理论，即超对称性的重大打击。

超对称性很受欢迎，因为它是对现有描述亚原子粒子性质的标准模型的一个很好的修正。它可以解释标准模型中的一些缺陷。然而，最近在日本京都举行的强子对撞机物理会议上，研究人员报道的一项发现与许多最有可能的超对称理论模型不一致。研究人员将在不久的将来发表一篇关于这一结果的论文。

英国参与大型强子对撞机项目的发言人克里斯·巴夏礼教授告诉英国广播公司新闻:“超对称理论可能不会立即消亡，但最近的观察确实足以让它进入医院。”

超对称理论预测，仍有更多的大质量粒子被探测到。如果能找到这些粒子，将有助于解释一些现象，如暗物质。观察表明，星系边缘的旋转速度太快，无法用我们在星系中看到的这些物质的数量来解释，所以科学家认为暗物质提供了额外的重力效应。然而，他们找不到任何暗物质的痕迹。他们认为超对称粒子可能是暗物质的候选者。

然而，大型强子对撞机项目的研究人员给那些希望发现这种超对称粒子的人以沉重的打击。

研究人员测量了一种叫做“Bs介子”的粒子衰变为两个μ子。这是人们第一次观察到这种现象。事实上，研究人员已经计算出这种粒子每十亿年会衰变三次。

如果超对称粒子存在，这种衰变应该会更频繁地发生。这个实验是检验超对称理论的试金石之一。然而，这一观察似乎暗示这一物理学主流理论事实上可能是错误的。

这个实验结果的置信区间是3.5σ，这意味着有1/4300的可能性。这个结果是错误的。实验小组观察到一个错误的信号，也就是说，衰变没有发生，但他们只是在数据中看到了相同的信号。这个置信水平使得研究结果值得进一步讨论，一旦置信水平达到或超过5σ，结果可以作为发现公布。

英国剑桥大学大型强子对撞机小组的瓦尔·吉布森教授说，实验结果让他的同事们研究超对称时“坐立不安”。

事实上，如果遵循标准模型，这个结果可以自然地推导出来。一些物理学家之前已经指出，如果存在超对称粒子，那么此时大型强子对撞机上的探测器应该已经探测到了它们，但事实是还没有探测到这样的粒子。

然而，如果超对称性不是暗物质的最终答案，理论物理学家将不得不寻找替代方案来解释现有标准模型的缺陷。到目前为止，致力于发现“新物理学”的研究人员都已经前前后后走到了死胡同。

英国剑桥大学的物理学家马克-奥利维尔·贝特勒博士是该实验项目数据分析小组的成员，他说:“如果新物理存在，它一定隐藏在标准模型的后面。”

这项研究的结果不能完全排除超对称粒子的可能性。然而，据帕克斯教授说，“这种新物理学的藏身之处越来越少了”。

然而，超对称的支持者，如伦敦国王学院的约翰·埃利斯教授，认为这一观察“事实上与超对称一致”。他说:“事实上，这在一些超对称模型中是可以预期的。对于这样的检测结果，我晚上不睡觉。”阅读更多关于英国广播公司网站的信息