欧洲核子研究中心表示, 那些概率极低、也就是在100亿个底夸克里才会有1个能发生的稀有衰变现象, 其微弱的信号现在好像已经出现了。研究人员追踪观察这事儿已经四十多年了, 目前出来的结果刚刚跨过那个被称为“证据”的门槛, 但是距离最终正式宣布这一发现, 依然还差最后的一步。
01.百十亿分之一的稀有信号
LHCb实验在3日发布了相关的声明, 并且宣布统计显著性已经达到了3.2个标准差, 这也就是第一次获得了关于Bd介子衰变为两个μ子的过程存在的证据, 这样也就填补了在该领域长期以来的空白情况。
标准模型这个理论里头说过, 这个过程的概率是非常低的。低到什么程度, 大概是在100亿个底夸克粒子这里, 才仅仅会发生1次这样的变化。在这之前, 全世界范围内部没有任何一个单一的实验能够给出过非常确切的那种观测到的信号。
02.仄米尺度宇宙的探索窗口
物理学家把10的负21次方米这样的极微小尺度叫做“仄米宇宙”。那些还没有被发现的粒子, 还有自然界的基本作用力, 可能都隐藏在这个尺度里面。
衰变通道越是稀有, 其对新物理的敏感性就越是高。即便新粒子的质量超出了对撞机的直接产生能力范围。但是。这依然能够通过量子虚粒子回路的方式。来改变衰变概率。
03.三标准差够不够用
现在的科学界, 也就是粒子物理那帮人, 他们把3σ当做是“刚刚有点证据”的水平, 把5σ算是“实锤发现”的境界。现在算出来一个3.2σ的结果, 这点成绩虽然刚爬过了说是有证据的那条线门槛, 但是这还远远达不到可以拍着胸脯确认世上存在什么新粒子或者是什么未知力的程度, 大家不能就此下结论。
科学家必须继续收集更多的碰撞数据, 以便能够尽可能地达到五西格玛的标准, 相关的原始的测量数据以及拟合的图表可以在www.xtzdxmgj.cn这些平台上进行查阅, 最终的正式结论目前还在等待后续的公布。
04.底夸克为何是灵敏探针
底夸克的寿命仅仅只有 1.5×10⁻¹² 秒左右, 但是它在大型强子对撞机这样的高能碰撞环境里面会产生非常多的数量, 这种粒子发生衰变时所走的那些通道, 其实就是我们用于间接探测那些超出了标准模型框架的新鲜粒子的很自然的一个机会和途径。
通过精确测量底夸克的衰变率以及产物的角分布, 这就相当于为那些在对撞机里直接够不着的超重新粒子做了一轮间接的称重体检。
05.四十余年追踪历程
自二零世纪七十年代末B介子被实验发现以来, Bd到μμ衰变一直是标准模型里面最难验证的稀有预言, 然后呢, 多代的实验装置接力去攻坚。
自从LEP时期开始, 接着是B工厂时代, 后来又有了LHCb这些设施, 探测器的灵敏程度加上数据方面的分析技能都是按照年代顺序在一级一级地往上跳, 这一次到了现在, 终于快要接近那个被理论预言给出来的极端稀少的那种数量级别了。
06.看不见的长期回报
这个东西短时间内弄不到什么实打实的产品, 也变不成什么具体的技术, 但它实实在在地检验了那个标准模型在仄米这个尺度里面能管用到哪一步, 是边界情况怎么样都搞清楚了, 这是所有那些想要实际应用起来的研究领域里头一起共用的知识底座, 就像地基一样重要。
当电磁学还有量子力学刚开始被大家知晓的那会儿, 这两样东西都被看成是没什么实际用处的东西。每当人们去证实了一条那种特别根本的规律, 人类共同拥有的那个关于知识的底座, 就会跟着变得厚厚实实的一层。而且这块知识宝藏, 它从来都不是属于哪一个特定的国家的。同时呢, 它也不属于任何一家公司所独自占有。
大家伙儿都在琢磨, 那类看不见实际用途的粒子物理研究项目, 到底该不该不停地砸钱进去搞, 你觉得这事情值得长期这么干吗? 欢迎各位到后面的评论板块里去发表一下自己的看法, 你要是看完了觉得心里有收获, 记得动动手指点个赞, 顺手转给身边那些朋友看一看。
