實(shí)驗(yàn)室觀測(cè)到罕見(jiàn)粒子衰變

歐洲核子研究中心（CERN）NA62實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，首次在實(shí)驗(yàn)室成功觀測(cè)到帶電K介子衰變?yōu)閹щ姦薪樽雍驼粗形⒆訉?duì)，置信度達(dá)到宣稱“新發(fā)現(xiàn)”所需的5西格瑪（即99.9999%）。這一罕見(jiàn)粒子衰變過(guò)程，有望揭開(kāi)超越粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理學(xué)的奧秘。相關(guān)論文已提交24日舉行的歐洲粒子物理研討會(huì)。

NA62實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是高精確度觀測(cè)K介子罕見(jiàn)衰變。標(biāo)準(zhǔn)模型揭示了物質(zhì)的組成部分及其相互作用，其預(yù)測(cè)K介子發(fā)生這一衰變的幾率不到百億分之一。正因如此，觀測(cè)該衰變將成為尋找新物理學(xué)證據(jù)最可靠的途徑之一。

K介子由CERN超級(jí)質(zhì)子同步加速器提供的高強(qiáng)度質(zhì)子束與靜止靶碰撞產(chǎn)生。這種碰撞產(chǎn)生了一束次級(jí)粒子，使得每秒有近10億個(gè)粒子飛入NA62探測(cè)器，其中約6%是帶電K介子。探測(cè)器準(zhǔn)確識(shí)別并測(cè)量了K介子及除中微子外的衰變產(chǎn)物（中微子幾乎不與物質(zhì)相互作用，表現(xiàn)為“缺失的能量”）。

觀測(cè)結(jié)果顯示，K介子衰變?yōu)棣薪樽雍驼粗形⒆訉?duì)的幾率約為千億分之十三。研究團(tuán)隊(duì)指出，最新觀測(cè)結(jié)果成為迄今達(dá)到“發(fā)現(xiàn)”水平的最罕見(jiàn)衰變。

新觀測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)模型并不完全吻合，這或許暗示著存在某種（或某些）未知的新粒子。不過(guò)，這一推測(cè)還需更多數(shù)據(jù)予以證實(shí)。目前，NA62實(shí)驗(yàn)正在收集新數(shù)據(jù)，有望在未來(lái)證實(shí)或排除這種衰變中新物理學(xué)的存在。

新結(jié)果基于NA62實(shí)驗(yàn)2021年—2022年，以及2016年—2018年的數(shù)據(jù)集獲得。其中2021年—2022年的數(shù)據(jù)集是在對(duì)NA62裝置進(jìn)行一系列升級(jí)后收集的，硬件升級(jí)與精細(xì)分析技術(shù)強(qiáng)強(qiáng)攜手，將收集信號(hào)的速度提高了50%。