日本質(zhì)子加速器，很可能發(fā)現(xiàn)了新粒子，超出標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測(cè)！

來(lái)自佛羅里達(dá)州立大學(xué)的物理學(xué)家認(rèn)為，他們已經(jīng)解決了一種名為K介子的亞原子粒子罕見(jiàn)衰變的不尋常事件，這些事件是由日本質(zhì)子加速器研究中心的Koto實(shí)驗(yàn)所報(bào)告。俄亥俄州立大學(xué)物理學(xué)副教授Takemichi Okui和物理學(xué)助理教授Kohsaku Tobioka現(xiàn)在在《物理評(píng)論快報(bào)》期刊上發(fā)表了一篇新研究論文，提出這種衰變實(shí)際上是一種新粒子，在類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。

這是如此罕見(jiàn)的衰變事件，這種情況非常罕見(jiàn)，本不應(yīng)該看到任何東西，但如果這是正確的，我們?cè)撊绾谓忉屇?？研究人員認(rèn)為這是一種可能性。介子是由一個(gè)夸克和一個(gè)反夸克組成的粒子，研究人員研究它們是如何運(yùn)作的，包括它們的衰變，以此來(lái)更好地理解世界是如何運(yùn)作的。但Koto實(shí)驗(yàn)的研究人員報(bào)告了四例特殊的罕見(jiàn)衰變，它們本應(yīng)是太罕見(jiàn)而無(wú)法檢測(cè)到的。

（上圖所示）俄亥俄州立大學(xué)物理學(xué)家提出了一種新粒子(黃色)來(lái)解釋日本報(bào)道的罕見(jiàn)介子事件(藍(lán)色)衰變到中性介子(橙色)。圖片：Florida State University

這種觀測(cè)違反了解釋宇宙基本基本力并對(duì)所有已知基本粒子進(jìn)行分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)物理學(xué)模型。根據(jù)計(jì)算，新粒子可能有兩種可能性：①在一種情況下，物理學(xué)家認(rèn)為介子可能會(huì)衰變成π介子（質(zhì)量為電子270倍的亞原子粒子）以及某種看不見(jiàn)的粒子；②或者Koto實(shí)驗(yàn)中的研究人員，可能目睹了還不知道東西的產(chǎn)生和衰變。日本研究人員正在進(jìn)行一次特殊的數(shù)據(jù)運(yùn)行，以確認(rèn)之前觀測(cè)是新粒子的真實(shí)探測(cè)還是只是噪聲。

如果得到證實(shí)，那將非常令人興奮，因?yàn)檫@完全出乎意料。它可能是噪音，但也可能不是。在這種情況下，對(duì)噪音的預(yù)期非常低，所以即使是一個(gè)事件或觀測(cè)也非常引人注目。在這種情況下，有四個(gè)事件或觀測(cè)。Okui和Tobioka是這項(xiàng)研究的合著者，他們是來(lái)自以色列理工學(xué)院的TeppeKitahara和Yotam Soreg，以及來(lái)自以色列魏茲曼科學(xué)研究所的Gilad Perez。

KOTO實(shí)驗(yàn)在KL→π0νν‘Search的信號(hào)區(qū)報(bào)告了4個(gè)候選事件，而標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)計(jì)只有0.1±0.02個(gè)事件。如果得到證實(shí)，這需要超越標(biāo)準(zhǔn)模型的物理特性來(lái)增強(qiáng)信號(hào)，研究了對(duì)這一結(jié)果的各種新物理解釋包括：

1）新物理增強(qiáng)了標(biāo)準(zhǔn)模型信號(hào)

2）將“νν”重新解釋為一個(gè)新的低質(zhì)量長(zhǎng)壽命粒子

3）將整個(gè)信號(hào)重新解釋為在固定靶處產(chǎn)生的新低質(zhì)量長(zhǎng)壽命粒子

研究在一個(gè)廣義的新物理格羅斯曼-尼爾界背景下研究了上述解釋?zhuān)摻鐏?lái)自K+→π+νν衰變，受到E949和NA62實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的約束。

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博科園｜研究/來(lái)自：佛羅里達(dá)州立大學(xué)

參考期刊《物理評(píng)論快報(bào)》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.071801

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