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在世界上最大的atom smasher内发现的奇怪模式有兴奋的物理学家

颗粒在大型强子撞机中碰撞
颗粒在大型强子撞机内碰撞 (图片信用:Shutterstock)

在世界上最大的atom Smasher工作的科学家在他们的数据中发现了一种奇怪的模式,无法通过现行的自然法则解释。

四个巨大的碰撞者实验中的一个正在运行 大型特罗龙撞机(LHC) 在日内瓦,发现所谓的美容夸克(或底部夸克)并不是根据我们最佳理论的方式表现出对物质基本构建块的最佳理论来说:T他标准模型。

如果古怪的粒子行为是真实的,而不仅仅是一种随机的发生,它对物理学家对物理的理解和管理宇宙的基本规则具有大规模影响。它可能导致发现一个新的 自然的基本力量或者用更深入的理论替换标准模型。

“当我们第一次看结果时,我们实际上震动了,我们很兴奋。我们的心脏确实更快地击败了。”伦敦帝国学院的Mitesh Patel,其中一家在实验上工作的主要物理学家之一, 在一份声明中说。 “如果这真的是与标准模型的偏差真的,这太早了,但潜在的影响是这些结果是我在该领域20年来完成的最令人兴奋的事情。这是一个漫长的旅程这里。”

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在LHC内 - 一个17英里长(27公里)的地下环 - 质子在近光速度下拉链,然后互相填充。结果?新的,有时异乎寻常的颗粒从那些碰撞中形成。这些质子越快,他们的能量就越多。并且它们具有的能量越多,所得到的颗粒可以越大。像LHC这样的原子踩踏者通过寻找Telltale腐烂产品来检测可能的新粒子,因为较重的颗粒通常短暂,并立即破裂成更轻的颗粒。

LHC的目标之一是测试标准模型,数学框架物理学家用来描述宇宙中的所有已知的基本粒子和它们相互作用的力量。虽然自20世纪70年代中期以来,该模型一直存在于最终形式,但物理学家远远不满足于它,并且不断寻找测试它的新方法,如果他们是幸运的话,让它失败。 

这是因为模型,尽管是我们最全面的粒子物理学,但包括巨大的差距,使其完全无法解释重力的力量来自哪里 暗物质 由此组成,为什么有更多的东西 反物质反物质 in the universe. 

该模型还预测,当较重的粒子分解时,它们应该像在较重的堂兄,μ子一样分解成电子。这是因为标准型号观看了μ子与电子完全相同,除了μ子大约200倍重200倍。其中两个以及Tau粒子,弥补了一个叫做粒子动物园的一个非常近亲的家庭 Leptons..

一名男子沿着核心的粒子加速器骑自行车。

一名男子沿着核心的粒子加速器骑自行车。 (图片信用:Valentin FlauRaud / AFP通过Getty Images)

但自2014年以来,物理学家在LHCB中观察粒子衰减表示,它们已经建立了一个涉及六种夸克的六种口味之一(构成质子的那些介于原子核内的那些薄膜和中子的颗粒):当一种类型粒子被称为美容夸克衰变,它似乎更频繁地产生远的电子。这是标准模型的主要矛盾。但首先,物理学家将需要证明超越怀疑,发现是真实的。

“这是一个非常有趣的结果,但我们需要证明它在统计上重要的首先,”曼彻斯特大学的实验颗粒物理学家克里斯帕克斯和LHC Beauty(LHCB)合作的实验颗粒物理学家,这是对实践进行了实践科学。 “如果你连续五次翻转硬币,那么每次都会降落尾巴,那么这只是有点奇怪。如果你然后把它翻转100倍,它仍然只有着陆尾巴,那么这枚硬币就有一些奇怪的事情。”

帕克斯认为,结果只是侥幸的可能性是1,000人。为了使合作宣布新发现,这些赔率必须缩小到1,000,000中的约1。但研究人员表示,他们将能够很快这么做。

“通常,当你发现这样的结果时,你认为:”我们必须建造一个新的撞机,“”帕克斯说,这是为了继续寻找新的粒子,煤机必须能够加速粒子甚至更高的能量。 “真正令人兴奋的事情是,现在我们已经有了这种有趣的提示,我们已经有很多数据,我们正在分析找到更多的迹象。”

LHCB目前还在安装其探测器的下一代版本。当该探测器在明年上市时,帕克斯预计拾取在高能量碰撞期间形成的颗粒发出的辐射将更为敏感。

尽管这一结果周围的不确定性,但是,帕克斯表示,当它与其他有前途的结果相结合时,它导致CERN的谨慎兴奋的气氛,这是运行LHC的研究组织。

这是因为如果结果是真的,可以通过以前未知的粒子或原始力来解释。他说,一个例子可以是瘦胶,这是一种能够与leptons和夸克相互作用的粒子。另一种可能性是完全可能存在完全新的基力力量。

“伟大的事情是,很多这个分析已经开始,”帕克斯说。 “我们不会谈论未来几周内有答案,但我们也不谈论等待多年。”

最初发表于现场科学。