大型强子对撞机挑战的新结果挑战了物理学的主导理论-我们目前的自然定律无法解释

LHCb实验洞穴位于LHC。

帝国物理学家是一个小组的成员之一，该小组宣布了“有趣的”结果，而我们目前的自然法则可能无法解释这些结果。

欧洲核子研究组织（CERN）的LHCb协作发现，粒子没有按照粒子物理学的指导理论-标准模型运行。

粒子物理学的标准模型预测，在LHCb实验中测得的被称为美容夸克的粒子应均等地衰减为μ子或电子。但是，新结果表明这可能不会发生，这可能表明存在标准模型未解释的新粒子或相互作用。

“现在说这是否真的偏离标准模型还为时过早，但潜在的影响如此之大，以至于这些结果是我20年来在该领域所做的最令人振奋的事情。”-米特什·帕特尔（Mitesh Patel）博士

伦敦帝国理工学院，布里斯托大学和剑桥大学的物理学家在科学技术设施委员会的资助下，对数据进行了分析，以得出这一结果。该结果今天在Moriond Electroweak Physics会议上宣布，并作为预印本出版。

超越标准模型

标准模型是当前粒子物理的最佳理论，描述了构成我们宇宙的所有已知基本粒子及其相互作用的力。

但是，标准模型无法解释现代物理学中一些最深层次的谜团，包括构成暗物质的物质以及宇宙中物质与反物质的不平衡。

因此，研究人员一直在寻找行为方式与标准模型不同的粒子，以帮助解释其中的一些谜团。

帝国理工大学物理系的Mitesh Patel博士也是该测量背后的领先物理学家之一说：“当我们第一次查看结果时，我们实际上在发抖，我们感到非常兴奋。我们的心跳加快了。

“现在说这是否真的偏离标准模型还为时过早，但潜在的影响使得这些结果是我20年来在该领域所做的最令人兴奋的事情。到达这里很漫长的路程。”

大自然的基石

今天的结果是由LHCb实验产生的，该实验是CERN的大型强子对撞机（LHC）的四个大型粒子探测器之一。

大型强子对撞机是世界上最大，功能最强大的粒子对撞机，它可以将亚原子粒子加速到接近光速，然后将它们相互粉碎。这些碰撞产生了一堆新的粒子，然后物理学家进行记录和研究，以便更好地了解自然的基本组成部分。

更新后的测量结果对处理电子及其较重的表亲，μ子的自然定律提出了质疑，但由于质量不同而导致的细微差异除外。

根据标准模型，介子和电子以相同的方式与所有力相互作用，因此在LHCb上产生的美容夸克应像对电子一样频繁地衰减成介子。

但是这些新的测量结果表明，这种衰变可能以不同的速率发生，这可能意味着前所未有的粒子使鳞片远离了介子。

在LHCb上观察到的涉及电子和正电子的美丽介子的非常罕见的衰变。

帝国博士生Daniel Moise在Moriond Electroweak Physics会议上首次宣布了结果，他说：“结果提供了一个有趣的暗示，即一种新的基本粒子或作用力以目前科学已知的粒子不相互作用的方式相互作用。

“如果进一步的测量结果证实了这一点，它将在最根本的层面上对我们对自然的理解产生深远的影响。”

尚未成定局

在粒子物理学中，发现的金标准是5个标准差-这意味着，有350万次机会是fl幸的机会。结果是三个偏差–意味着该测量是统计重合的机会仍然是千分之一。因此，现在尚不能做出任何肯定的结论。

“我们知道必须要发现新的粒子，因为我们目前对宇宙的理解在许多方面都存在不足。”-迈克尔·麦肯博士

迈克尔·麦卡恩（Michael McCann）博士在帝国队中也发挥了领导作用，他说：“我们知道必须要发现新的粒子，因为我们目前对宇宙的理解在许多方面都不足–我们不知道宇宙的95％是由什么构成的，或者为什么物质之间存在如此巨大的失衡和反物质，我们也不了解我们所知道的粒子特性中的模式。

“尽管我们必须等待这些结果的确认，但我希望我们有一天可以回顾一下这一点，作为转折点，我们开始回答其中的一些基本问题。”

现在，LHCb合作需要通过整理和分析更多数据来进一步验证其结果，以查看是否仍存在某些新现象的证据。升级检测器后，预计LHCb实验将于明年开始收集新数据。

参考：LHCb合作的“美容夸克衰变中轻子普遍性的测试”：R.Aaij，C.AbellánBeteta，T.Ackernley，B.Adeva，M.Adinolfi，H.Afsharnia，C.A。Aidala，S.Aiola，Z.Ajaltouni，S.Akar，J.Albrecht，F.Alessio，M.Alexander，A.Alfonso Albero，Z.Aliouche，G.Alkhazov，P.Alvarez Cartelle，S.Amato，Y。 Amhis，L.An，L.Anderlini，A.Andreianov，M.Andreotti，F.Archilli，A.Artamonov，M.Artuso，K.Arzymatov，E.Aslanides，M.Atzeni，B.Auderier，S.Bachmann， M·巴赫迈耶（J.返回：P。Baladron Rodriguez，V。Balagura，W。Baldini，J。Baptista Leite，R.J。Barlow，S.Barsuk，W.Barter，M.Bartolini，F.Baryshnikov，J.M。巴塞尔（Basel），巴西（G.Bassi），巴萨（B.Batsukh），巴蒂格（A.Battig），贝（Bay），贝克尔（M.Becker），贝德斯基（Bedeschi），贝迪亚加（I.Bediaga），贝特（B. I. Belov，I。Belyaev，G。Bencivenni，E。Ben-Haim，A。Berezhnoy，R.Bernet，D.Berninghoff，HC伯恩斯坦（Bernstein），贝塔（C.Bertella），贝托林（A.Bertolin），贝坦古（C.Betancourt），贝蒂（F.Bezshyiko，S.Bhasin，J.Bhom，L.Bian，M.S。Bieker，S.Bifani，P.Billoir，M.Birch，F.C.R。Bishop，A.Bitadze，A.Bizzeti，M.Bjørn，M.P. Blago，T.Blake，F.Blanc，S.Blusk，D.Bobulska，J.A。Boelhauve，O. Boente Garcia，T.Boettcher，A.Boldyrev，A.Bondar，N.Bondar，S.Borghi，M.Borisyak，M.Borsato，J.T.Borsuk，S.A. Bouchiba，T.J.V.Bowcock，A.Boyer，C.Bozzi和M.J.Bradley等人，2021年3月22日，高能物理– Experiment.arXiv：
2103.11769