欧核中心实验首次发现玻色子“三胞胎”

2020-06-30 11:55:42 新闻来源:网络
  在欧洲核子研究所(CERN)大型强子对撞机(LHC)及其紧凑型μ介子线圈实验(CMS)的帮助下,美国科学家首次观测到极为罕见的玻色子三胞胎事件,这可能有助于科学家发现标准粒子物理模型之外的新物理现象。
  研究人员说,最新的观测结果涉及W或Z玻色子三胞胎的形成。玻色子包括光子、w玻色子、Z玻色子、胶子和希格斯玻色子。W玻色子和Z玻色子都携带微弱的力,但Z玻色子没有电荷。弱力是宇宙四种基本自然力之一(其他三种力分别是强力、电磁力和万有引力),它们与太阳中的放射性现象和热核过程密切相关。粒子物理的标准模型是描述物质的强、弱、电磁力和基本粒子(包括玻色子)的理论。
  当一束加速到接近光速的高能质子束在大型强子对撞机圆形轨道的几个点上迎面相撞时,就会产生一个玻色子“三重态”。当两个质子碰撞时,质子内部的夸克和胶子被迫分离,出现w或Z玻色子。在极少数情况下,它们以“三胞胎”的形式出现——WWW、wwz、wzz和zzz。
  加州理工学院高能物理研究小组的主要负责人之一张志才说,10万亿质子-质子碰撞将产生这样的“三胞胎”,而这些事件发生的概率只有希格斯玻色子发现的一半。
  此前,科学家在大型强子对撞机上观察和测量了两个大质量玻色子的产生,但这是第一次观察到玻色子三胞胎的产生。
  “通过观察星系的旋转和分布,我们知道暗物质起着引力的作用,但标准模型不包括暗物质、暗粒子,甚至不包括引力。高能物理小组负责人哈维·纽曼解释说:“我们推测,与标准模型相比,还有更多的基本理论有待发现。”大型强子对撞机目前正在升级。它计划在2021年“还王”,运行到2024年,然后再次升级,将数据收集能力提高30倍。“高亮度大型强子对撞机”计划从2027年起运行10年。
  纽曼说,通过收集更多此类和其他罕见事件的数据,研究人员将能够以更高的精确度测试标准模型的预测,并最终发现和研究标准模型之外的新相互作用。
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