标准模型的新挑战(2)

 
标准模型的新挑战(2)
2015-09-29 15:25:37 /故事大全

这两个实验结果也让物理学家们联想到2012年,在美国国家加速器实验室的SLAC粒子加速器中进行的BaBar实验项目,在当时的粒子对撞实验的结果中物理学家们同样发现了超出标准模型预测的tau粒子,反常接二连三地出现。然而,尽管在三个不同的粒子对撞实验中都出现了违反标准模型预测,无法用现有理论解释的结果,但是仅仅是这三个实验,还远不能说明问题。从统计学的角度来说,物理学实验想要声明做出了一个“发现”,需要达到五个标准差(5 sigma),而目前这几个实验与标准模型的偏离仅有3.9个标准差,也就是说,从中得到一个真正的科学发现的可能性目前还仅有0.011%,刚刚高于万分之一。

这仅有的万分之一的突破标准模型的可能性,吸引着物理学家们计划进行更多缜密的实验。大型重子对撞机已经开始进行更高能量的对撞实验,必将产生出更多的B介子,在那工作的物理学家将得到更多的B介子衰变数据进行统计,而BELLE实验项目也已经进行了升级计划,打算利用升级的BELLE Ⅱ探测器进一步进行B介子衰变统计。在几年之内,物理学家们必定会获得关于这个问题的确切答案。

实际上,以这样的形式“突破”标准模型的限制,物理学家们此前并没有什么准备。在目前各种各样的关于“新物理学”的预言,以及各式各样包含一切的物理学模型当中,并没有理论或是模型对于这种现象进行过预测或是说明。目前被物理学家们寄予最多希望的超对称(supersymmetry)理论,也没有对这种情况做出过预测或解释(当然这种情况未必违反超对称理论)。因此,即使在几年之后,关于B介子衰变突破标准模型限制的现象得到证实,物理学家们仍然面临着一个重要的问题,如何在此基础之上建立一个更全面的新物理学。

人们分析,如果这种情况得到确认,那么很有可能存在着一种新粒子。在B介子衰变的过程中,这种目前还不为人所知的粒子迅速地出现和消失,但是影响了B介子的衰变结果。物理学家们预测,有可能存在着另外一种希格斯玻色子,它与2012年发现的希格斯玻色子不同,这一种希格斯玻色子必然带电,也就是说,不仅只有一种希格斯玻色子赋予其他粒子质量。还有另外一种猜想,这种尚未被发现的粒子是“轻子型夸克”(leptoquark),这种目前还仅存于理论中的粒子是由轻子和夸克组成,它与tau粒子的相互作用更紧密。结果到底如何,现在还言之尚早,但无论是哪一种情况,都有可能为物理学家们带来新的启示。

(本文写作参考了《新科学家》杂志的报道)

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