超罕见的K介子衰变可能导致新物理的证据

科学家们正在寻找粒子过程中的新物理证据，以解释暗物质和其他宇宙奥秘，今天欧洲核子研究组织(CERN)报道了NA62实验的新结果，他们离这又近了一步。这项由国际科学家团队领导的实验展示了一种新技术，该技术可以捕捉和测量一种名为Kaon的亚原子粒子的超罕见衰变。

他们的结果在9月23日星期一举行的欧洲核子研究组织研讨会上公布，表明对这一过程的精确测量可能暗示出新的物理学，超越了20世纪70年代开发的标准模型。

标准模型仍然被普遍用于描述宇宙的基本力和基石，是一个非常成功的理论，但有几个宇宙的奥秘是标准模型没有解释的，比如宇宙中物质-反物质失衡的本质，或者是物质-反物质失衡的起源。物理学家们一直在寻找标准模型的扩展，它可以预测新的粒子或相互作用，可以解释这些现象。

这项新的测量是由伯明翰大学领导的团队在欧洲核子研究中心粒子物理实验室进行的。这项名为NA62的实验的目的是研究包含夸克奇特的亚原子粒子K介子，以及它们转化为其他类型粒子的特殊方式，几率约为100亿。

这一过程是由标准模型详细预测的，不确定度小于10%，因此任何偏离该预测的情况都是新物理学令人兴奋的明确迹象。通过将2016年和2017年结合起来，研究小组发现，在1000亿K+衰变中，这一过程的相对频率至多为24.4。这一综合结果与标准模型预测是兼容的，并允许研究小组对预测频率大于这一上限的超标准模型理论进行限制。

这个Kaon衰变过程被称为黄金通道，因为它是超罕见的，而且在标准中预测得很好。伯明翰大学粒子物理学教授、NA62的发言人克里斯蒂娜·拉兹泽罗尼教授解释说，要捕捉到它非常困难，而且对于寻找新物理的科学家来说，它有着真正的希望#34；克里斯蒂娜·拉兹泽罗尼(Cristina Lazzeroni)教授是伯明翰大学粒子物理学教授，也是NA62的发言人。通过捕捉衰变的精确测量，我们可以识别与标准模型预测的偏差。新的结果仍然有有限的统计数据，但已经使我们能够开始对一些新的物理模型施加限制。

这项实验在欧洲核子研究中心位于法国的前舰基地进行了三年多的时间，共有来自27个机构的约200名科学家参与。其目的是利用欧洲核子研究中心(CERN)的超质子同步加速器(SPS)的质子束精确测量Kaon粒子是如何衰变成π介子和中微子-反中微子对的。介子是通过将来自SPS的高能质子碰撞到静止的铍目标上而产生的。这就产生了一束次级粒子束，每秒包含并传播近10亿个粒子，其中约6%是介子。

因为被测量的过程非常罕见，团队必须特别小心，不要做任何可能会影响结果的事情。出于这个原因，这个实验是以盲目分析的方式进行的，物理学家最初只看背景来检查他们对各种来源的理解是正确的。只有当他们对此感到满意时，他们才会查看预期信号所在的数据区域。9月10日，在意大利佩鲁贾举行的Kaon物理学国际会议上，打开了盲盒。

拉兹泽罗尼教授补充道：这是粒子领域向前迈出的一大步，它将使我们能够探索理解宇宙的新方法。这是通过所有合作机构的巨大团队努力和CERN的持续支持而实现的。

该实验将对2018年采集的进一步数据进行分析，并于明年公布。还计划从2021年开始采用更多数据来完善测量，届时CERN SPS将重新启动运行。引用：超罕见的Kaon衰变可能导致新物理的证据(2019年9月23日)，从https://phys.org/news/2019-09-ultra-rare-kaon-evidence-physics.html检索到。

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