欧核中心实验首次发现玻色子“三胞胎”
来源:科技日报
发布时间: 2020-06-30
最新观测涉及W或Z玻色子“三胞胎”的生成。玻色子包括光子、W玻色子、Z玻色子、胶子和希格斯玻色子。W或Z玻色子都携带弱力，但Z玻色子不带电荷。弱力是宇宙四大基本自然力（另外三种力分别为强力、电磁力和万有引力）之一，与放射性现象和太阳内部热核过程密切相关。粒子物理标准模型是描述强力、弱力、电磁力及组成物质的基本粒子（包括玻色子）等的理论。
据物理学家组织网27日报道，美国科学家借助欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）和其紧凑缪子线圈实验（CMS），首次观察到极罕见的玻色子“三胞胎”生成事件，这一成果或有助科学家发现超越粒子物理学标准模型的新物理学。
研究人员称，最新观测涉及W或Z玻色子“三胞胎”的生成。玻色子包括光子、W玻色子、Z玻色子、胶子和希格斯玻色子。W或Z玻色子都携带弱力，但Z玻色子不带电荷。弱力是宇宙四大基本自然力（另外三种力分别为强力、电磁力和万有引力）之一，与放射性现象和太阳内部热核过程密切相关。粒子物理标准模型是描述强力、弱力、电磁力及组成物质的基本粒子（包括玻色子）等的理论。
当被加速到接近光速的高能质子束沿着LHC的圆形轨道在几个点迎面相撞时，就会有玻色子“三胞胎”生成——两个质子相撞时，质子内部的夸克和胶子被迫分开，W或Z玻色子随之出现。在极罕见的情况下，它们以“三胞胎”形式——WWW、WWZ、WZZ和ZZZ出现。
该研究主要负责人之一、加州理工学院高能物理研究团队的张志财表示，10万亿个质子—质子碰撞，才会生成一个此类“三胞胎”，这些事件发生的概率仅为发现希格斯玻色子的50分之一。
此前，科学家曾在LHC上观察并测量两个大质量玻色子的产生，但这是首次观察到玻色子“三胞胎”的产生。
高能物理团队负责人哈维·纽曼解释说：“通过观察星系的旋转和分布，我们知道暗物质在发挥引力作用，但标准模型不包含暗物质、暗粒子，甚至不包括引力，我们推测，有比标准模型更基本的理论等待我们去发现。”
LHC目前正在升级，计划于2021年“王者归来”，并运行至2024年，随后再次升级，以将其数据收集能力提高30倍，“高亮度LHC”计划从2027年开始运行10年。
纽曼表示，通过收集更多此类事件和其他罕见事件的数据，研究人员将能以更高精度测试对标准模型的预测，最终发现并研究超越标准模型的新相互作用。（记者刘霞）
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