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英国剑桥大学物理学家探测到罕见粒子衰变 或颠覆超对称理论
英国剑桥大学物理学家探测到罕见粒子衰变 或颠覆超对称理论
来源:英国广播公司(BBC) | 作者:晨风 | 2012/11/16 3:49:51 | 浏览:1562 | 评论:0

  物理学家们近期探测到了自然界中最罕见的粒子衰变现象之一。这项发现对于现行的物理学理论,即超对称理论将是一项重大打击。

英国剑桥大学物理学家探测到罕见粒子衰变 或颠覆超对称理论
粒子物理学中的标准模型

英国剑桥大学物理学家探测到罕见粒子衰变 或颠覆超对称理论
一个Bs介子衰变成为两个μ介子,这种现象极其罕见

  超对称理论之所以获得流行,是因为它很好地构成了对现有描述亚原子粒子性质的标准模型的修正。它可以解释标准模型中存在的一些缺陷。而近日在日本京都举行的强子对撞机物理学会议上研究人员们报告的一项发现和超对称理论的诸多最可能的模型不符,研究人员们将于近期发表有关这一结果的论文。

  克里斯·帕克斯(Chris Parkes)教授是英国参与大型强子对撞机项目部分的发言人,他告诉BBC新闻称:“超对称理论或许还不至于立即死掉,然而近期的这项观测结果确实足以让它进医院了。”

  超对称理论预言现在已经被探测到的这些粒子都还存在着质量更大的版本。如果这些粒子能够被找到,那么它将可以帮助解释诸如暗物质等一些现象。观察显示星系边缘部分的旋转速度太快了,是无法用星系中我们见到的这些物质的量去解释的,因此科学家们认为是暗物质提供了额外的引力作用。然而他们找不到暗物质存在的踪迹,他们认为超对称粒子可能就是构成暗物质的一种可能候选者。

  然而大型强子对撞机项目的研究人员们这次则是扎扎实实地给了对于希望发现这类超对称粒子的人们一个沉重打击。

  研究人员测量了一种被称为“Bs介子”的粒子衰变成为两个μ介子的过程。这是人们首次观察到这种现象。事实上研究人员们计算指出这种粒子每10亿年才会发生3次这种衰变。

  假如超对称粒子存在,那么这种衰变的发生应该要频繁得多。这项实验是检验超对称理论的试金石之一,然而这项观察结果似乎暗示,这一物理学界的主流理论事实上可能是错误的。

  这项实验结果的置信区间是3.5Σ,这意味着其中存在着1/4300的可能性这一结果是错误的,实验小组观察到的是假信号,也就是说衰变并没有发生,但是他们恰好在数据中看到了一个同样的信号。这一置信度让这项研究结果值得进行进一步的探讨,而一旦置信度达到或超过5Σ,那么此时就可以将这一结果作为一项发现予以发布。

  凡·吉布森(Val Gibson)教授来自英国剑桥大学的LHCb小组,他说这项实验结果让他身边研究超对称理论的同事们“坐立不安”。

  事实上如果遵循标准模型,是可以自然地推知这项结果的。之前便已经有物理学家指出,如果存在超对称粒子,那么项目进行到这个时候,大型强子对撞机上的探测器应该已经探测到了,但事实是并没有探测到这样的粒子。

  而如果超对称理论并非暗物质的最终答案,那么理论物理学家们将不得不重新寻找替代方案来解释现有标准模型中的不足之处。而到目前为止,那些致力于寻找“新物理”的研究人员们都前前后后的钻进了死胡同。

  英国剑桥大学的物理学家马克-奥利弗·巴特勒(Marc-Olivier Bettler)博士是此次实验项目的数据分析组成员,他表示:“如果新的物理学存在,那么它一定就隐藏在标准模型的身后。”

  此次研究结果并不能彻底排除超对称粒子存在的可能性。不过按照帕克斯教授的看法,“这一新的物理学的躲藏之处正变得越来越少”。

  然而超对称理论的支持者们,如伦敦国王学院的约翰·艾里斯(John Ellis)教授,他们认为这项观察结果“事实上是符合超对称理论的”。他说:“事实上,在一些超对称模型中这是预料之中的。对于这样的探测结果,我晚上可没有因此睡不着觉。”

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