根据物理学家网络27日的一份报告,美国科学家在欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机(LHC)及其紧凑子木线圈实验(CMS)的帮助下,首次观察到一个极其罕见的玻色子三重态形成事件,这可能有助于科学家发现粒子物理标准模型之外的新物理。
根据研究人员的说法,最新的观察涉及到三重W或Z玻色子的形成。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或z玻色子携带弱力,但是z玻色子没有电荷。弱力是宇宙中四种基本自然力之一(另外三种力是强力、电磁力和万有引力),它与太阳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一种描述构成物质的强作用力、弱作用力、电磁力和基本粒子(包括玻色子)的理论。
当加速到接近光速的高能质子束在LHC圆形轨道的几个点上迎面碰撞时,玻色子三重态将产生——。当两个质子碰撞时,质子中的夸克和胶子被迫分离,出现了W或Z玻色子。在极少数情况下,它们以“三胞胎”的形式出现。
加州理工学院高能物理研究小组的主要领导者之一张志才说,只有10万亿个质子-质子碰撞产生这样的三重态,这些事件的概率只有希格斯玻色子的50倍。
此前,科学家已经观察并测量了LHC上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。
高能物理小组的负责人哈维纽曼解释道:“通过观察星系的旋转和分布,我们知道暗物质在发挥重力,但是标准模型不包括暗物质、暗物质甚至重力。我们推测有一个标准模型。更基本的理论正等着我们去发现。”
目前,LHC正在升级。它计划在2021年“回归国王”,运行到2024年,然后再次升级,使其数据收集能力增加30倍。“高亮度LHC”计划从2027年开始运行10年。
纽曼说,通过收集更多此类事件和其他罕见事件的数据,研究人员将能够以更高的准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的相互作用。