歐洲核子研究中心(CERN)NA62實(shí)驗團隊,首次在實(shí)驗室成功觀(guān)測到帶電K介子衰變?yōu)閹щ姦薪樽雍驼粗形⒆訉?,置信度達到宣稱(chēng)“新發(fā)現”所需的5西格瑪(即99.9999%)。這一罕見(jiàn)粒子衰變過(guò)程,有望揭開(kāi)超越粒子物理學(xué)標準模型的新物理學(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(huì )。
NA62實(shí)驗目標是高精確度觀(guān)測K介子罕見(jiàn)衰變。標準模型揭示了物質(zhì)的組成部分及其相互作用,其預測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(guān)測該衰變將成為尋找新物理學(xué)證據最可靠的途徑之一。
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(gè)粒子飛入NA62探測器,其中約6%是帶電K介子。探測器準確識別并測量了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,表現為“缺失的能量”)。
觀(guān)測結果顯示,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(guān)測結果成為迄今達到“發(fā)現”水平的最罕見(jiàn)衰變。
新觀(guān)測結果與標準模型并不完全吻合,這或許暗示著(zhù)存在某種(或某些)未知的新粒子。不過(guò),這一推測還需更多數據予以證實(shí)。目前,NA62實(shí)驗正在收集新數據,有望在未來(lái)證實(shí)或排除這種衰變中新物理學(xué)的存在。
新結果基于NA62實(shí)驗2021年—2022年,以及2016年—2018年的數據集獲得。其中2021年—2022年的數據集是在對NA62裝置進(jìn)行一系列升級后收集的,硬件升級與精細分析技術(shù)強強攜手,將收集信號的速度提高了50%。