@ 2015.09.09 , 13:00
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LHC在轻子衰变中发现了奇怪的东西

虽然统计上不强劲,但是在三个实验中都出现了。

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LHCb探测器内事件的模拟图

让我们先把话放在前头:一些来自大型强子对撞机的最新结果很可能是一个统计波动,会随着最新的高能运行开始全面输出数据而灰飞烟灭。事实上,上个星期该结果第一次发出时,我们拿到了一份论文副本,但我们看了一眼摘要就扔到一边了。

但现在,我们又回来报道这货了。那么是什么改变了?随着我们跟进这个故事,事情变得很清楚,数据中这个古怪的、不大可能有显著意义的凸起在以前见到过,还不止一次。在它消失前,很可能值得注意,因为如果它不消失,就可能意味着还存在我们尚未发现的其它粒子。

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这个有趣的结果来自LHCb探测器。LHCb追踪含有b夸克粒子的衰变(b代表底夸克),而不是搜索新粒子。这些粒子已被很好理解,所以偏离预期的行为相对容易被认出。这些偏差有可能指向我们从没有见过的物理学,可能包括粒子标准模型和它们之间相互作用的问题。

在这种情况下,检测器在中性B介子衰变为D介子时追踪它们。(这随着B介子中的底夸克衰变为粲夸克而发生。介子中的第二个夸克是一个下夸克,它坐视这一切发生,与产生的任何粒子配对。)这个衰变导致生成一个中微子(这个我们可以忽略)和一个轻子,而这正是我们所关注的。

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轻子是一组粒子,包括常见的电子和它的两个更重、更奇特的表亲μ介子和τ子(有时也被称为“陶子”)。从标准模型的角度,任何轻子都行。衰变应该与它们相对质量成比例地生成三个轻子(τ子的质量约为质子的两倍,μ介子质量小得多,而电子更是轻量)。

在这种情况下,LHCb研究共同体追踪产生μ介子或τ子的衰变,然后测量他们的相对频率。结果虽接近预期值,但不尽然。相反,τ子比预期产生得稍多,离标准模型预期有2.1个标准偏差。

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现在的粒子物理学领域里,这种2.1个标准差的结果,会随着越来越多的数据被收集而消失——需要三个标准偏差才会使物理学家兴奋起来,而要有五个他们才会开始说已经发现了什么。这也正是为什么仅凭该论文摘要,这里没什么可兴奋的。

但是深入讨论下去,有一个有趣的迹象表明,一些不寻常的东西可能正在发生:“这些测量值与BaBar实验和Belle实验先前的测量结果吻合良好。”这两个探测器研究电子/正电子碰撞产生的B介子。因此这意味着三个不同的探测器、使用不同类型的粒子碰撞,已经看到了类似的(虽然同样是微弱的)超过标准值。

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由于过量值很小,需要有更多的这些衰变,才能上升到统计噪声以上——或者回落为噪声。所以在大强子对撞机继续当前运行时,这是我们必须注意的事情。

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而且它值得关注,因为任何标准模型预测失败的东西,都预示着新的物理学——可能存在着一个新的粒子,在衰变过程中与该粒子耦合。所以,虽然尚且没有什么可以兴奋的,如果最终能通向一项发现,它还是非常令人兴奋的。

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预印本摘要:1506.08614,将发表在《物理评论》上。

本文译自 ArsTechnica,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 25+1

  1. pouvoir
    @2 years ago
    2926153

    看完了,但是任然不明白说的是什么.

    [40] XX [0] 回复 [0]
  2. 天才琪露诺
    @2 years ago
    2926161

    最后一张图目测要被拉来鬼畜(我奇怪的关注点啊唉。。。)

    [27] XX [0] 回复 [0]
  3. 2926168

    考研阅读理解即视感的说

    [19] XX [0] 回复 [0]
  4. 普利奈尔
    @2 years ago
    2926169

    我敢保证评论能扯到三体。

    [14] XX [7] 回复 [0]
  5. 勤劳致富
    @2 years ago
    2926171

    所有字我都认识系列。

  6. scythe
    @2 years ago
    2926174

    最后一张浓浓的四老外即视感。。。。什么?超过四个老外了?

  7. 2926175

    @普利奈尔: 然而你已经扯到了

    [13] XX [0] 回复 [0]
  8. 金三胖胖三斤
    @2 years ago
    2926176

    发现宇宙真理了
    [查看原图]

    [33] XX [1] 回复 [0]
  9. 戈饭
    @2 years ago
    2926186

    各位,我先“三体”为敬,你们随意!

  10. hellozhaoming
    @2 years ago
    2926191

    目测又是一次智子屏障带来的无法重复的假象

  11. 2926198

    虽然看不懂,但感觉好厉害

  12. 双人花样撸
    @2 years ago
    2926200

    物理学不存在。我走了!

  13. Vanessa
    @2 years ago
    2926203

    三体看完了,也不知道说的是什么鬼。一开头就写到秦始皇都出来说话了,感觉就是玄幻小说+虚拟网游。硬着头皮看下去,那些扯着过去的历史,铁血的政治又是什么鬼…

    [10] XX [24] 回复 [0]
  14. 2926248

    @Vanessa:
    历史人物都是小说里面的虚拟网游里面的玩家昵称

  15. 驴子
    @2 years ago
    2926272

    @勤劳致富: 我连所有的字都认识还做不到,比如粲

  16. 2926334

    @Vanessa: 哈哈哈哈哈…看完了…你在学校做阅读也是这样做的么?

  17. 2926358

    @pouvoir: 就是发现试验和理论不一样,多了一些套子,这种情况如果被老婆发现那会是很危险的

  18. 2926376

    The editor clearly has no idea what he is talking about and has no decent sense of how news from R&D sector should be reported.

  19. 2926403

    With the heat currently going on in STEM, we can find a bunch of the least technical shit heads talk most knowingly about the field they have no idea about. They are too shallow to appreciate the actual beauty of science.
    They don’t shed a single drop of sweat on mastering the art of researches . Instead they drain the last bit out of their tiny brain to masterbate to the fantasy of know-it-all.
    How to tell these masterbators from masters? Masterbators make things hard. They love to talk about stuff they don’t actually know but use the most difficult terms they can come up with in order to “awe” people. Masters make things easy. They love to talk about stuff they are most familiar with and try to come up with the easiest way they can describe them in order to let people share the happiness of understanding. The former is hostile. The latter is educating.

  20. 称呼太长
    @2 years ago
    2926431

    太长时间在基础领域没有重大突破了,希望这是一个好消息。

  21. 墨明
    @2 years ago
    2926589

    物理学已死,一切都是智子的干扰而已。

  22. 脑残
    @2 years ago
    2926600

    然并卵

  23. 2926725

    在中国,任何超脱飞扬的思想都会砰然坠地的——现实的引力太沉重了。

  24. 2926740

    @Nmm: well, using English here can also be considered as hostility too… And for what it’s worth, I think you have a point, however it’s irelevant to the article itself, the “editor” is fine.

  25. 2926960

    行文实在是太糟糕了

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