CERN的科学家是否找到了全新物理学的证据?

当Cern的Gargantuan加速器,大型强子对撞机(LHC)十年前开火时,希望很快就会发现新粒子可以帮助我们揭开物理学最深的神秘

当Cern的Gargantuan加速器,大型强子对撞机(LHC)被解雇了十年前,希望很快就会发现新的颗粒可以帮助我们揭开物理学最深的奥秘。

暗物质,微观黑洞和隐藏的尺寸只是一些可能性。但是,除了对希格斯玻色子的壮观发现外,该项目还未能产生有关粒子物理学的标准模型之外可能存在的任何线索,这是我们当前的微型cosmos的最佳理论。

因此,我们来自LHCB的新论文是四个巨型LHC实验之一,可能会使物理学家的心脏跳动速度更快。在分析了过去十年中产生的数万亿起碰撞之后,我们可能会看到一些新事物的证据 – 可能是全新的自然力量的载体。

但是,兴奋受到极端谨慎的措施。自1970年代组装以来,标准模型经受了所有实验测试的影响,因此声称我们终于看到了无法解释的东西需要非凡的证据。

奇怪的异常

标准模型描述了最小的鳞片上的性质,其中包括称为瘦素(例如电子)和夸克(可以组合在一起以形成较重的颗粒(例如质子和中子))以及与它们相互作用的力。

有许多不同种类的夸克,其中一些是不稳定的,并且会腐烂到其他颗粒中。新结果涉及一个实验性异常,该异常在2014年首次暗示,当时LHCB物理学家发现“美女”夸克以意想不到的方式腐烂。

具体而言,美容夸克似乎腐烂地腐烂了称为“ muons”的卵子,而不是腐烂到电子中的频率。这很奇怪,因为MUON本质上是电子的碳拷贝,除了重200倍以外,您希望美容夸克会像对电子一样频繁地腐烂到Muons。这些衰减可能以不同的速度发生的唯一方法是,如果某些从未见过的颗粒参与衰减并将鳞片与Muons倾斜。

尽管2014年的结果很有趣,但还不够精确,无法得出结论。从那时起,许多其他异常出现在相关过程中。他们所有人都太微妙了,以至于研究人员确信自己是新物理学的真实迹象,但是诱人的是,他们似乎都指着类似的方向。

最大的问题是,随着分析更多的数据或融化,这些异常是否会变得更强大。在2019年,LHCB再次进行了对美容夸克衰减的相同测量,但在2015年和2016年进行了额外的数据。但是,情况并不比五年前更清楚。

新结果

如今的结果通过添加2017年和2018年记录的样本来使现有数据集增加一倍。为了避免意外引入偏见,对数据进行了分析“盲目” – 科学家在测试和测量中使用的所有程序都无法看到结果。审查。

米蒂什·帕特尔(Mitesh Patel)是伦敦帝国学院的粒子物理学家,实验的领导者之一,他描述了当时看到结果时的兴奋。他说:“我实际上在发抖。”我意识到这可能是我20年来粒子物理学中最令人兴奋的事情。”当结果出现在屏幕上时,异常仍然存在 – 大约85个MUON每100个电子腐烂会腐烂,但不确定性比以前较小。

许多物理学家的兴奋是,结果的不确定性现在是“三个Sigma” – 科学家说,结果只有一千千的机会,结果是结果的随机fluke。通常,粒子物理学家将三个西格玛的任何事物称为“证据”。但是,我们距确认的“发现”或“观察”还有很长的路要走 – 这需要五个Sigma。

理论家已经表明,可以通过认识到影响夸克衰减方式的全新粒子的存在来解释这种异常(和其他)。一种可能性是一种称为“ Z Prime”的基本粒子 – 本质上是一种全新的自然力量的载体。这种力量将非常虚弱,这就是为什么我们到现在还没有看到任何迹象,并且会以不同的方式与电子和穆斯群进行互动。

另一个选择是假设的“ leptoquark”,它具有同时腐烂到夸克和瘦素的独特能力,并且可能是较大难题的一部分,可以解释为什么我们看到我们在自然界中所做的粒子。

解释发现

那么,我们终于看到了新物理学的证据吗?好吧,也许不是。我们在LHC上进行了很多测量,因此您可能会期望其中至少有些远离标准模型。而且,即使我们的实验中有一些偏见,我们永远都无法完全违反我们未正确考虑的偏见,即使对此结果进行了彻底检查。最终,图片只会随着更多数据而变得更加清晰。 LHCB目前正在进行重大升级,以大大提高其可能记录碰撞的速度。即使异常持续存在,只有一旦独立实验证实结果,它可能只能完全接受。一种令人兴奋的可能性是,我们可能能够检测到直接在LHC碰撞中产生的效果的新粒子。同时,日本的Belle II实验应该能够进行类似的测量。

那么,这对基本物理学的未来意味着什么?如果我们看到的确实是一些新的基本粒子的预兆,那么这将是物理学家一直渴望数十年的突破。

我们终于看到了超出标准模型超出标准模型的大图的一部分,最终可以使我们能够揭开任何数量的既定奥秘。其中包括填充宇宙的无形暗物质的性质,或希格斯玻色子的性质。它甚至可以帮助理论家统一基本颗粒和力。或者,也许最好的是,它可能指出了我们从未考虑过的事情。

那么,我们应该兴奋吗?是的,这样的结果不会经常出现,狩猎肯定是在开始。但是我们也应该谨慎和谦虚。特别的索赔需要非凡的证据。只有时间和艰苦的工作才能证明我们是否终于看到了我们当前对粒子物理学的理解之外的第一卷。Bristol大学粒子物理学高级讲师Konstantinos Alexandros Petridis和剑桥大学粒子物理讲师Paula Alvarez Cartelle

本文根据Creative Commons许可从对话中重新发布。阅读原始文章。

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