據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,歐洲核子研究中心緊湊渺子線圈(CMS)國際合作組近日發(fā)布了其尋找第三代輕子夸克的最新結(jié)果:他們未曾在質(zhì)子-質(zhì)子對撞中發(fā)現(xiàn)第三代輕子夸克的“芳蹤”,但對其質(zhì)量進行了進一步的限定——這種粒子的質(zhì)量至少為0.98—1.73太電子伏特(TeV,萬億電子伏特),這是科學(xué)家迄今對這一粒子進行的最嚴苛質(zhì)量限定。
在最基本的層面上,物質(zhì)由輕子和夸克這兩種基本粒子組成。輕子包括電子、繆子、陶子和與之相應(yīng)的中微子;夸克則包括上夸克、下夸克、粲夸克、奇異夸克、頂夸克和底夸克,這些夸克組合在一起形成了質(zhì)子、中子和其他復(fù)合粒子。
粒子物理學(xué)標準模型表明,輕子和夸克都有三代,其質(zhì)量不斷遞增。而且,這兩類粒子迥然不同。但一些試圖擴展標準模型的理論預(yù)言稱,存在一種名為“輕子夸克”的粒子,這種粒子通過夸克和輕子之間的相互作用將夸克和輕子結(jié)合在一起。
在最新研究中,CMS合作組在質(zhì)子-質(zhì)子發(fā)生碰撞的數(shù)據(jù)樣本中尋找第三代輕子夸克。研究人員稱,這種輕子夸克可用來解釋標準模型中出現(xiàn)的一系列“反常”情況——科學(xué)家在被稱為B介子粒子的某些轉(zhuǎn)換中已看到這些反常情況,但仍未獲得證實。
這些質(zhì)子-質(zhì)子以13太電子伏特的能量在大型強子對撞機內(nèi)發(fā)生對撞,CMS合作組在2016年至2018年期間記錄了相關(guān)數(shù)據(jù),希望從中找到能轉(zhuǎn)化為一個頂(或底)夸克和一個陶輕子或陶中微子的輕子夸克對,以及與陶中微子一起產(chǎn)生并轉(zhuǎn)化為一個頂夸克和一個陶輕子的單輕子夸克。
但結(jié)果表明,他們沒有發(fā)現(xiàn)任何此類輕子夸克在對撞中產(chǎn)生的跡象。不過,他們借助新研究,設(shè)定了此類輕子夸克的質(zhì)量下限:至少為0.98—1.73太電子伏特——取決于其內(nèi)在自旋及它們與夸克和輕子相互作用的強度,這一質(zhì)量邊界是迄今科學(xué)家給出的最嚴苛的第三代輕子夸克的質(zhì)量下限。他們將繼續(xù)搜尋輕子夸克的“芳蹤”。
總編輯圈點
標準物理模型描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質(zhì)的基本粒子。它是構(gòu)筑物理學(xué)的大廈之一。但總有一些現(xiàn)象,尚不能完全用標準模型解釋,于是就有了它的拓展版。在擴展版中,存在更多不同形態(tài)的粒子。用大型對撞機讓粒子撞出“世間萬象”,是科學(xué)家的期待。在粒子對撞產(chǎn)生的紛繁多樣的數(shù)據(jù)中,歐核中心劃定了第三代輕子夸克的質(zhì)量下限。劃定界限也有意義,它縮小了搜尋范圍,提示了后來者尋找輕子夸克的努力方向。
關(guān)鍵詞: 質(zhì)子
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