新发现或动摇粒子物理学基础 三个独立实验结果相似

新浪科技讯 北京时间6月23日消息，据国外媒体报道，物理学界的一项新发现或许将动摇粒子物理学的基础，并重塑我们对宇宙的认知。近期的一篇综述对三个独立进行的实验进行了总结，发现它们获得了“惊人类似”的结果。

这些研究显示，轻子普适性——标准模型的基础假设——可能并不成立。恰恰相反的是，研究结果指向一种存在于粒子物理学标准模型之外的新现象。

“这些研究的观测结果似乎对轻子普适性提出了挑战，”一支国际物理学家团队在发表于《自然》（Nature）杂志的综述中写道，“这些结果的证实将指向新的粒子或相互作用，或许将对我们对粒子物理学的理解带来深远影响。”

轻子普适性是一个简单的规则，指的是特定基本粒子间的相互作用是一致的，尽管这些粒子具有不同的质量和寿命（衰变速率）。这些基本粒子被称为带电轻子，包括电子、μ子（muon），以及较重的τ粒子（tau）。

综述中提到的三项研究分别是由美国、瑞士和日本的团队完成的。他们发现，基于电子和μ子的衰变速率，τ粒子的衰变速率要远高于标准模型的预测。尽管其中一个实验可能出现了统计学误差，但三个独立研究分别在三种不同环境下观测到了远高于预期的τ粒子衰变，这让粒子物理学家们有点坐不住了。

“τ粒子是关键，因为电子和μ子都得到了充分的测量。τ粒子的测量难度更大，因为它们衰变得非常快，”综述作者之一、加州大学圣芭芭拉分校弗朗哥·塞维拉（Franco Sevilla）说，“现在物理学家得以更好地研究τ粒子，我们看到，轻子普适性或许并不是标准模型所宣称的那样。”

这三项研究分别是在瑞士欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机底夸克实验（LHCb）、美国加州SLAC国家加速器实验室的BaBaR大型探测器，以及日本的Belle实验进行的，研究结果对轻子普适性的原理提出了挑战。

综述团队表示，这三个研究给出的结果总体上具有99.95%的确定性。目前，研究人员希望确定这些结果是否预示着新的物理学现象，抑或只是统计学误差。

“我们还不确定这些结果如果证实，长期来看意味着什么，”塞维拉说，“首先，我们需要确定它们是真实的，然后需要进行补充实验，以确定这些结果的含义。”如果实验结果指向新粒子或新规律，或许就能填补我们对宇宙的认知空白，为暗物质如何形成和运作等问题提供线索。

简明亚原子物理学

原子通常是由质子、中子和电子组成的，而它们又是由更小的基本粒子组成。基本粒子是人类目前已知的最小粒子，可以分为两类，一类是费米子，被认为是组成物质的粒子；另一类是玻色子，是使其他粒子聚集起来的媒介粒子。

费米子中的亚原子粒子被称为夸克。当3个夸克结合时，会形成被称为重子的复合粒子。质子可能是最广为人知的重子。有时，夸克会与相应的反粒子（如反夸克，具有相同的质量和相反的电荷）相互作用，形成介子。

介子常常出现于较重的人造粒子的衰变，而这类衰变通常出现在粒子加速器、核反应堆和宇宙射线中。介子、重子和其他受到强相互作用影响的亚原子粒子都被称为强子。（任天）