大型强子对撞机实验未发现希格斯粒子后的物理学新见解

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。


在日内瓦附近的大型强子对撞机上的一项新发现,给一个假设的粒子物理学领域蒙上了一层阴影。许多人曾希望,在对希格斯玻色子的成功搜寻之后,该领域将成为对撞机的下一个主要探索方向。

在京都举行的强子对撞机物理学研讨会上,研究人员于11月12日宣布,使用对撞机的LHCb(大型强子对撞机底夸克)探测器工作的物理学家观察到了一种新型粒子行为。LHCb物理学家已经确定了奇异底粒子B0s(一个底反夸克与一个奇异夸克结合)非常罕见地衰变成两个名为μ子的粒子的现象。(μ子是一种类似于重型电子的带电粒子。)新数据限制了许多假设的标准粒子物理模型扩展的可能性,包括超对称的概念。

短寿命的奇异底粒子在其在大型强子对撞机碰撞中产生后几乎立即衰变成其他粒子,但它几乎从不衰变成一个正μ子和一个负μ子。这种衰变的罕见性使其难以观察到,事实上,LHCb物理学家声称他们的测量是该现象的第一个可靠证据。但是,亚原子粒子和力的统治理论,即标准粒子物理模型,预测了这种效应应该发生的频率——大约十亿分之三。任何与该数字的偏差都将表明存在标准模型未考虑的新粒子或力。


支持科学新闻报道

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。


LHCb的数据(pdf)与标准模型对这种效应大约十亿分之三的预测非常吻合,这可能会排除标准模型的假设性扩展,这些扩展会影响奇异底粒子衰变成μ子的速率。“这个结果的详细含义需要一段时间才能研究清楚,但总的来说很容易说明:标准模型经受住了另一次考验,”物理学家马特·斯特拉斯勒在他的博客中写道。“大型强子对撞机数据对预测标准模型之外的粒子和力的投机性想法的限制变得更加严格。”

一种最受欢迎的,可能将物理学推向标准模型之外的想法是超对称——该提议认为,每个基本粒子都有一个更重的、尚未被发现的“表亲”,从而完善了粒子动物园。如果奇异底粒子的衰变速率超出标准模型的预测,那么它可能会为超对称提供一些依据。大型强子对撞机尚未发现任何形式的超对称粒子,实际上,一些超对称变体预测的粒子衰变模式与LHCb现在记录的模式不同。“我们的测量并没有排除超对称,但它受到了极大的限制,”LHCb发言人皮耶路易吉·坎帕纳告诉欧洲核子研究中心公报这意味着只有某些形式的超对称与新数据一致。

英国广播公司的一篇文章将LHCb的发现定义为对超对称的“重大打击”,但斯特拉斯勒在他的博客中反对这种措辞。“未能找到一种理论的变体并不是反对其他变体的证据,”他写道。“如果你在找丢失的钥匙,在厨房、客厅和卧室都找不到它们,并不能证明它们不在房子的其他地方。”

© . All rights reserved.