罕見粒子衰變証據首次獲得
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每100億個底夸克粒子中,可能隻有1個會發生某種特定衰變。據歐洲核子研究中心(CERN)3日消息,其大型強子對撞機上的LHCb實驗首次獲得了這一罕見衰變過程存在的証據。經過40多年的搜尋,科學家終於捕捉到這一微弱信號,標志著向探索“仄米尺度宇宙”邁進一步。該發現為檢驗粒子物理學標准模型、尋找新粒子和未知作用力提供了新途徑。
此次觀測的衰變過程被稱為“Bd介子衰變為雙μ子”。在這一過程中,含有底夸克的Bd介子衰變為兩個μ子。μ子是電子的“近親”,但質量比電子大得多。根據標准模型預測,這一過程極罕見,發生概率約為每100億個底夸克粒子中出現1次。此前,尚無任何單一實驗能夠獲得這一過程存在的確鑿証據。
此次測量的統計顯著性為3.2個標准差,達到粒子物理學領域確認的“首次証據”要求,但尚未達到粒子物理學領域正式宣布發現所要求的5個標准差,因此目前還不能確認發現了新的粒子或物理現象。科學家仍需收集更多數據,進一步確認這一衰變過程。如果后續數據能夠將統計顯著性提升至5個標准差,這一衰變過程將獲得正式確認,並成為迄今實驗觀測到的最罕見的底介子衰變過程。
LHCb實驗主要研究含有底夸克的粒子。底夸克是構成普通物質的上夸克和下夸克的較重“親屬”,在大型強子對撞機的粒子碰撞中能夠大量產生,但壽命極短,約為1.5萬億分之一秒。科學家通過精確測量其衰變過程,可間接探測新粒子的影響。某些新粒子即使無法被對撞機直接捕捉,也可能改變特定衰變發生的概率。因此,越是罕見的衰變過程,往往越有可能成為尋找新物理現象的重要窗口。
物理學家將這一尚未充分探索的微觀尺度稱為“仄米尺度宇宙”。仄米是10的負21次方米,在這一極其微小的尺度上,可能隱藏著尚未發現的粒子和自然界基本作用力。
【總編輯圈點】
基礎物理的成果,短期內幾乎“沒用”。像本文中的衰變,即使再偉大的科學家或實驗室也不能靠這個概率造出產品,也說不清幾十年后它的理論會發展成什麼樣。但它試圖回答的是這個世界運轉的基本規律,這份好奇沒有直接回報,卻是所有應用科學的根。電和磁剛被發現時,人們想象不出電網﹔量子力學誕生時,也無人能預見量子芯片。基礎研究的意義很難被量化,但每確認一條規律,人類共同的知識底座就厚一點。而這個底座不屬於哪個國家、公司或個人,誰都可以用。
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