罕见希格斯玻色子衰变首证发现 有助研究新物理学

国际花边新闻2021-02-18 15:43
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  罕见希格斯玻色子衰变首证发现
  有助研究新物理学

  科技日报北京2月17日电 (记者刘霞)自2012年首次“现形”以来,希格斯玻色子便令无数科学家趋之若鹜去研究其特性。据美国趣味科学网站16日报道,欧洲核子研究中心的科学家近日发现了希格斯玻色子衰变为两个轻子(带相反电荷的电子或μ子对)和一个光子--“达利兹衰变”的首个证据,这是研究人员在大型强子对撞机(LHC)上发现的最罕见的希格斯玻色子衰变之一,有助科学家发现新物理学。

  希格斯玻色子寿命不长,会很快衰变为质量较小的粒子。借助粒子物理学标准模型(以下简称标准模型),科学家能预测希格斯玻色子可以衰变成哪些不同的基本粒子,“常见”的是衰变为两个光子。他们还可以估计希格斯玻色子衰变为不同粒子组合的频率--衰变为一个光子和两个轻子的情况极为罕见。在最新研究中,超环面仪器实验(ATLAS)和紧凑缪子线圈实验团队正是发现了上述罕见衰变的证据。

  ATLAS团队粒子物理学家詹姆斯·比查姆解释称,在这一衰变中,希格斯玻色子很快会变成一个光子和一个“虚拟光子”,“虚拟光子”随后会立即变成两个轻子。“虚拟光子”的质量非常小,普通光子则完全无质量。

  比查姆补充道:“这两个轻子‘几乎手牵手撞到我们的量热仪上’”,LHC的量热仪是阻止粒子碰撞产生粒子的工具。当这些粒子被量热仪阻挡或“吸收”时,科学家可以发现并研究它们。虽然科学家此前预测,希格斯玻色子存在这种衰变,但新发现是“此类衰变首个证据”。

  他随后补充说,“高亮度LHC”拟于2022年3月“王者归来”,届时,预计将会产生大量新数据,研究人员有望直接观察到这种罕见的衰变,详细研究希格斯玻色子的性质,从而对标准模型进行更严格的测试。

  研究人员称,通过研究这种罕见的衰变,他们可以探索超越标准模型的新物理学的可能性。比查姆说,标准模型解释了很多有关物理宇宙的现象,但无法解释引力和暗物质。

  总编辑圈点

  这是整个亚原子界最闻名遐迩的小东西,长期以来占据着整个粒子物理学界的研究最中心,这一点,无论希格斯玻色子被发现之前还是之后皆如此。“希格斯粒子的发现不是粒子物理的终结,而是新物理的开端”,今天的这项研究,就很好的验证了这句话。尽管从现在的实验我们还无法捕捉到这背后的新物理是什么,不过已然可看到一个华丽精致的理论通过实验加以证实,再衍生出了新的理论和技术,最终,其还将再次走出实验室,帮助科学家去开启更雄心勃勃的时代。

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