CERN 粒子加速器发现罕见的 1000 亿次事件中的 13 次

这可能是新粒子或新物理学的暗示。

进行 NA62 实验的 CERN 设备。

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欧洲核研究组织（CERN）的科学家观察到了一个极其罕见的事件，这可能暗示着标准模型之外的新物理学。

没有什么比粒子物理学家更喜欢将粒子碰撞在一起并看看从混乱中产生什么了。此类实验可以帮助我们找到粒子物理学标准模型（例如希格斯玻色子）预测的粒子和过程的证据，或者有时暗示我们遗漏了某些东西，例如 B 介子的衰变。 

“标准模型描述了宇宙的基本力和组成部分。这是一个非常成功的理论，但标准模型无法解释宇宙的几个奥秘，例如暗物质的性质以及宇宙中物质-反物质不平衡的起源。”科学技术设施委员会和 NA62 实验的贡献者在 2020 年解释道。

“物理学家一直在寻找标准模型的理论扩展。超稀有过程的测量为探索这些可能性提供了令人兴奋的途径，希望发现标准模型之外的新物理。 ”

NA62 实验正在探索的一个极其罕见的事件是带电 kaon 衰变为带电 π 介子以及中微子和反中微子对。 Kaons，也称为 K 介子，是奇怪的（有时是反奇怪的）野兽。质子和中子通常由三个夸克组成。对于质子来说，是两个上夸克和一个下夸克；对于中子来说，是一个上夸克和两个下夸克。 Kaons包含两个夸克，上夸克和反上夸克的组合，奇异夸克和反奇异夸克。

带电 kaons (K+) 由上夸克和反奇异夸克组成。它们特别令人感兴趣，因为标准模型非常精确地预测了它们的衰变。根据这些预测，不到百亿分之一的带电 kaon 会衰变为带电π介子和中微子-反中微子对 (K+ → π+νṽ)。 NA62 实验试图通过将高强度质子束碰撞到静止目标来寻找这种衰变，然后产生可以检测、测量和识别的次级粒子（尽管中微子是通过缺失的能量来识别的）。

2020 年，该团队报告了实验检测到这种罕见形式腐烂的证据。现在，在发生了更多的碰撞（包括更高能量的碰撞）之后，该团队报告了 5-sigma 检测，这意味着该检测有 0.00006% 的可能性是统计上的侥幸。

“通过这种测量，K+ → π+νṽ 成为发现级别上最罕见的衰变——著名的 5 sigma，”该大学粒子物理学教授 Cristina Lazzeroni伯明翰在一份声明中说。 “这项困难的分析是出色的团队合作的结果，我对这个新结果感到非常自豪。”

虽然正如标准模型预测的那样，衰变很罕见，但它比预期高出约 50%，在 1000 亿个粒子中发生约 13 次。目前尚不清楚是什么导致了标准模型的预测与观察到的结果之间的这种差异，可能的解释包括新粒子或新物理学，这两者都非常令人兴奋。 

“这是十多年前开始的一个长期项目的高潮。寻找自然界中发生概率为 10-11 的影响是令人着迷且具有挑战性的，”Giuseppe Ruggiero 教授说，来自佛罗伦萨大学，补充道。 “经过严格、艰苦的工作，我们的努力得到了惊人的回报，交付了期待已久的成果。”

虽然该团队已经在欧洲核子研究中心宣布并展示了结果，但完整的论文和进一步的实验将随之而来。

该团队在 CERN EP 研讨会上展示了他们的发现。