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LHC或首次制造出顶夸克“四胞胎”
时间:2020-06-18 16:20 来源:科技日报 阅读人次:1  【字体:

  据美国趣味科学网站近日报道,科学家表示,世界上最大的原子对撞机——大型强子对撞机(LHC)或许已经首次制造出顶夸克“四胞胎”,如获证实,有望揭示新物理学。

  粒子物理学标准模型允许顶夸克“四胞胎”的存在,但新物理学理论预测,它们被LHC制造出来的概率可能远高于标准模型的预言,而找到更多此类“四胞胎”是检验这些新理论的第一步。

  顶夸克是迄今已知最重的基本粒子:一个顶夸克的“体重”与一个钨原子相当,但其“块头”比质子小很多,这意味着顶夸克不仅是迄今已知最重的粒子,也是迄今已知密度最大的质量形式。

  尽管宇宙大爆炸发生后瞬间会产生大量顶夸克,但它们在10-24秒内就会完全消失,大型粒子加速器是现在唯一可以制造出并观察到顶夸克的地方。

  1995年,费米实验室科学家借助当时最强大的粒子加速器“万亿电子伏特粒子加速器”(Tevatron)首次发现顶夸克。在Tevatron内发生的质子-反质子束碰撞制造出了一对正反顶夸克,但这些碰撞每隔几天才制造出一对此类夸克。相较而言,在LHC的超环面仪器实验(ATLAS)和紧凑缪子线圈实验(CMS)发生的碰撞中大约每秒就产生一对顶夸克。

  在最新研究中,物理学家公布了在ATLAS和CMS实验2015—2018年间采集的数据中搜寻“四胞胎”的结果。ATLAS团队宣布,他们观察到“四胞胎”“诞生”的置信度为4.3西格玛;CMS团队则称观察到“四胞胎”“诞生”的置信度仅为2.6西格玛。在粒子物理学中,宣布一项研究为“新发现”的黄金标准是置信度达到或超过5西格玛,因此,这两个团队得到的结果尚不足以被称为新发现。

  研究人员称,目前而言,ATLAS看到的结果可能只是偶然;也可能表明“四胞胎”诞生的几率比标准模型预测得更大;或许这正是某些新物理学的“蛛丝马迹”,“LHC下一轮提供的数据,以及未来可能会出现的更优异的分析技术,将提高这种测量的精度”。

  据悉,LHC已于2018年底暂时关闭,开展升级和维护,计划于2021年重启。

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