科技 新浪科技 歐核中心實驗首次發現玻色子「三胞胎」

歐核中心實驗首次發現玻色子「三胞胎」

新浪科技 2020-06-29 17:23

  來源:科技日報

  據物理學家組織網27日報道,美國科學家藉助歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)和其緊湊繆子線圈實驗(CMS),首次觀察到極罕見的玻色子「三胞胎」生成事件,這一成果或有助科學家發現超越粒子物理學標準模型的新物理學。

  研究人員稱,最新觀測涉及W或Z玻色子「三胞胎」的生成。玻色子包括光子、W玻色子、Z玻色子、膠子和希格斯玻色子。W或Z玻色子都攜帶弱力,但Z玻色子不帶電荷。弱力是宇宙四大基本自然力(另外三種力分別為強力、電磁力和萬有引力)之一,與放射性現象和太陽內部熱核過程密切相關。粒子物理標準模型是描述強力、弱力、電磁力及組成物質的基本粒子(包括玻色子)等的理論。

  當被加速到接近光速的高能質子束沿著LHC的圓形軌道在幾個點迎面相撞時,就會有玻色子「三胞胎」生成——兩個質子相撞時,質子內部的夸克和膠子被迫分開,W或Z玻色子隨之出現。在極罕見的情況下,它們以「三胞胎」形式——WWW、WWZ、WZZ和ZZZ出現。

  該研究主要負責人之一、加州理工學院高能物理研究團隊的張志財表示,10萬億個質子—質子碰撞,才會生成一個此類「三胞胎」,這些事件發生的概率僅為發現希格斯玻色子的50分之一。

  此前,科學家曾在LHC上觀察並測量兩個大質量玻色子的產生,但這是首次觀察到玻色子「三胞胎」的產生。

  高能物理團隊負責人哈維·紐曼解釋說:「通過觀察星系的旋轉和分佈,我們知道暗物質在發揮引力作用,但標準模型不包含暗物質、暗粒子,甚至不包括引力,我們推測,有比標準模型更基本的理論等待我們去發現。」

  LHC目前正在升級,計劃於2021年「王者歸來」,並運行至2024年,隨後再次升級,以將其數據收集能力提高30倍,「高亮度LHC」計劃從2027年開始運行10年。

  紐曼表示,通過收集更多此類事件和其他罕見事件的數據,研究人員將能以更高精度測試對標準模型的預測,最終發現並研究超越標準模型的新相互作用。