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          實驗室觀測到罕見粒子衰變
          2024-09-26 15:07:40   來源:科技日報

          歐洲核子研究中心(CERN)NA62實驗團隊,首次在實驗室成功觀測到帶電K介子衰變?yōu)閹щ姦薪樽雍驼粗形⒆訉?,置信度達(dá)到宣稱“新發(fā)現(xiàn)”所需的5西格瑪(即99.9999%)。這一罕見粒子衰變過程,有望揭開超越粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理學(xué)的奧秘。相關(guān)論文已提交24日舉行的歐洲粒子物理研討會。


          NA62實驗?zāi)繕?biāo)是高精確度觀測K介子罕見衰變。標(biāo)準(zhǔn)模型揭示了物質(zhì)的組成部分及其相互作用,其預(yù)測K介子發(fā)生這一衰變的幾率不到百億分之一。正因如此,觀測該衰變將成為尋找新物理學(xué)證據(jù)最可靠的途徑之一。


          K介子由CERN超級質(zhì)子同步加速器提供的高強度質(zhì)子束與靜止靶碰撞產(chǎn)生。這種碰撞產(chǎn)生了一束次級粒子,使得每秒有近10億個粒子飛入NA62探測器,其中約6%是帶電K介子。探測器準(zhǔn)確識別并測量了K介子及除中微子外的衰變產(chǎn)物(中微子幾乎不與物質(zhì)相互作用,表現(xiàn)為“缺失的能量”)。


          觀測結(jié)果顯示,K介子衰變?yōu)棣薪樽雍驼粗形⒆訉Φ膸茁始s為千億分之十三。研究團隊指出,最新觀測結(jié)果成為迄今達(dá)到“發(fā)現(xiàn)”水平的最罕見衰變。


          新觀測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)模型并不完全吻合,這或許暗示著存在某種(或某些)未知的新粒子。不過,這一推測還需更多數(shù)據(jù)予以證實。目前,NA62實驗正在收集新數(shù)據(jù),有望在未來證實或排除這種衰變中新物理學(xué)的存在。


          新結(jié)果基于NA62實驗2021年—2022年,以及2016年—2018年的數(shù)據(jù)集獲得。其中2021年—2022年的數(shù)據(jù)集是在對NA62裝置進(jìn)行一系列升級后收集的,硬件升級與精細(xì)分析技術(shù)強強攜手,將收集信號的速度提高了50%。


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