CERN數據中的異常,讓我們更接近發現當前模型之外的物理學

CERN數據中的異常,讓我們更接近發現當前模型之外的物理學

粒子物理學是一門奇怪的學科。它的關鍵理論“標準模型”(Standard Model)--我們對物質的基本構成部分如何受四種基本力中的三種力量控制的最好理解,是最經得起考驗的科學體系之一,它讓研究人員能夠在我們真正找到粒子之前幾十年就預測到粒子的存在。

與此同時,我們知道它是有限的。例如,它不包括引力,或暗能量或暗物質。

這些限制是很重要的,但是在大型強子對撞機(LHC)這樣的粒子加速器中測試是非常困難的。目前,研究人員正以幾乎相反的方式來處理問題,而不是證明標準模型的許多預測中的一個是錯誤的。他們在這方面也沒有太大的運氣,但一項新的研究使我們更接近於這樣做。

正如歐洲物理學雜誌所報道的,研究人員研究了發生在美介子上的一種特殊粒子衰變,美介子是由一種非常罕見的美反夸克和下夸克(在質子和中子中都發現)構成的一種不穩定粒子。美介子衰變的方式有很多種,都是用標準模型來預測的。然而,觀察這些衰變的實驗已經從標準模型的預測中發現了輕微的異常,表明這些預測要麼是錯誤的,要麼暗示了未知的物理。

CERN數據中的異常,讓我們更接近發現當前模型之外的物理學

來自蘇黎世大學核物理研究所的合著者Marcin Chrzaszcz博士在一份聲明中說:“長時間以來,在大型強子對撞機上,人們一直在激烈地尋找一切無法用現在的物理學來解釋的東西。”

“目前,對新粒子或新現象的直接探索仍然沒有結果。然而,在含有美介子衰變的數據中發現了一些異常現象。它們一天比一天有趣,因為我們處理的數據越多,我們在描述它們時考慮的影響越多,它們就越明顯。”

沒有足夠的數據來證明這一發現,但有足夠的數據讓人們對此感到驚訝。

為了確保這個意想不到的結果不僅僅是曇花一現,或者是僥倖,或者是一個錯誤,它必須經過嚴格的測試。例如,如果它與預測結果相差三個標準差,那麼它的水平為3西格瑪。這種異常的精確度為3.4西格瑪,即99.97%。目標是確認異常超過了五西格瑪黃金標準或99.9999%。

van Dyk博士說“在以前的計算中,我們假設當介子解體時,它的產物之間就不會有更多的相互作用。”

CERN數據中的異常,讓我們更接近發現當前模型之外的物理學

然而,當研究小組將美介子衰變的理論背景擴展到包括遠距離相互作用時,根據標準模型,數據遠遠超出了五西格瑪,高達6.1,這表明確實存在一些東西。儘管有了新的分析,這仍然不是一個官方的發現,但它確實使異常更加誘人。

Chrzaszcz博士解釋說:“在兩三年內,我們可能會有足夠的數量來確認異常現象的存在,並使我們有資格談論一項發現。”

美介子異常並不是唯一的實驗線索,表明我們已經接近發現標準模型之外的物理了。我們可能很快就得解釋許多現象,而我們的理論目前還無法解釋這些現象。


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