據(jù)美國(guó)趣味科學(xué)網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道,科學(xué)家表示,世界上最大的原子對(duì)撞機(jī)——大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)或許已經(jīng)首次制造出頂夸克“四胞胎”,如獲證實(shí),有望揭示新的物理學(xué)理論。
粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型允許頂夸克“四胞胎”的存在,但新物理學(xué)理論預(yù)測(cè),它們被LHC制造出來(lái)的概率可能遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言,而找到更多此類“四胞胎”是檢驗(yàn)這些新理論的第一步。
頂夸克是迄今已知最重的基本粒子:一個(gè)頂夸克的“體重”與一個(gè)鎢原子相當(dāng),但其“塊頭”比質(zhì)子小很多,這意味著頂夸克不僅是迄今已知最重的粒子,也是迄今已知密度最大的質(zhì)量形式。
盡管宇宙大爆炸發(fā)生后瞬間會(huì)產(chǎn)生大量頂夸克,但它們?cè)?0-24秒內(nèi)就會(huì)完全消失,大型粒子加速器是現(xiàn)在唯一可以制造出并觀察到頂夸克的地方。
1995年,費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家借助當(dāng)時(shí)最強(qiáng)大的粒子加速器“萬(wàn)億電子伏特粒子加速器”(Tevatron)首次發(fā)現(xiàn)頂夸克。在Tevatron內(nèi)發(fā)生的質(zhì)子-反質(zhì)子束碰撞制造出了一對(duì)正反頂夸克,但這些碰撞每隔幾天才制造出一對(duì)此類夸克。相較而言,在LHC的超環(huán)面儀器實(shí)驗(yàn)(ATLAS)和緊湊繆子線圈實(shí)驗(yàn)(CMS)發(fā)生的碰撞中大約每秒就產(chǎn)生一對(duì)頂夸克。
在最新研究中,物理學(xué)家公布了在ATLAS和CMS實(shí)驗(yàn)2015—2018年間采集的數(shù)據(jù)中搜尋“四胞胎”的結(jié)果。ATLAS團(tuán)隊(duì)宣布,他們觀察到“四胞胎”“誕生”的置信度為4.3西格瑪;CMS團(tuán)隊(duì)則稱觀察到“四胞胎”“誕生”的置信度僅為2.6西格瑪。在粒子物理學(xué)中,宣布一項(xiàng)研究為“新發(fā)現(xiàn)”的黃金標(biāo)準(zhǔn)是置信度達(dá)到或超過(guò)5西格瑪,因此,這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)得到的結(jié)果尚不足以被稱為新發(fā)現(xiàn)。
研究人員稱,目前而言,ATLAS看到的結(jié)果可能只是偶然;也可能表明“四胞胎”誕生的幾率比標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)得更大;或許這正是某些新物理學(xué)的“蛛絲馬跡”,“LHC下一輪提供的數(shù)據(jù),以及未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)的更優(yōu)異的分析技術(shù),將提高這種測(cè)量的精度”。
據(jù)悉,LHC已于2018年底暫時(shí)關(guān)閉,開(kāi)展升級(jí)和維護(hù),計(jì)劃于2021年重啟。(記者劉霞)