大型强子对撞机实验发现轻子行为异常 如获证实意味着粒子物理学标准模型存在破绽

据欧洲核子研究中心(CERN)官网日前报道，该中心大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)团队报告称，他们在检验轻子普适性时发现，不同轻子的行为可能存在差异。尽管这一结果统计显著性不高，但与此前其他结果吻合。如这些结果获得证实，意味着粒子物理学标准模型存在破绽。

轻子是标准模型中的基本粒子，分为三代：电子、缪子(muons)和陶子(taus)。轻子普适性是标准模型的一个基本原则，指这三种粒子与其他粒子之间的相互作用如出一辙。因此，尽管不同轻子质量不同，同一种粒子衰变产生这三种轻子的概率应该相同。然而，过去几年，LHCb团队和其他研究人员提供的测量结果均表明，不同轻子的“行为举止”可能不同。

LHCb团队的最新结果首次利用底重子衰变检验轻子普适性。底重子由三个夸克组成，至少包含一个底夸克。LHCb团队从能量分别为7、8和13太电子伏特(TeV，即万亿电子伏特)的质子—质子对撞数据中，筛选鉴别出名为Λb0的底重子，并计算了这些底重子“变身”产生正反缪子对(或正负电子对)的衰变率。

该团队计算出这两个衰变率之间的比值。如果轻子普适性正确，则该比值应接近1;偏离此值则表明轻子普适性遭到破坏，可能的原因是，以前从未现身、标准模型也未曾预言的粒子充当了“幕后黑手”。

研究小组获得的比值略低于1，统计显著性约为1倍标准差，而如果要宣称这两个衰变率确有不同，需要5倍标准差。

研究人员说，这一结果和此前结果都发现，粒子衰变产生正反缪子对的概率小于产生正负电子对的概率。但他们也强调，需要更多数据，才能定论。