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欧洲核子研究中心发现百亿分之一概率粒子衰变的证据

发布于 2026年11月3日 10 浏览

欧洲核子研究中心的LHCb合作组于11月3日宣布,发现了一种理论上发生概率约为百亿分之一的粒子衰变的证据。位于日内瓦附近的实验捕捉到中性B介子转变为一个缪子及其反粒子的信号。剑桥大学和牛津大学也公布了这一结果。其统计显著性达到3.2西格玛,但仍低于宣布正式确认发现所需的标准,因此目前应将它视为实验获得的证据,而不是已经得到最终确认的发现。这样的区分也反映了粒子物理研究对于统计显著性的不同要求。

这种名为Bd的粒子包含一个底夸克和一个反下夸克。缪子与电子相似,但质量更大。欧洲核子研究中心解释,对这种极不常见的转变进行测量,可以检验粒子物理学的标准模型。原因是尚未发现的粒子可能影响这一衰变发生的频率,即使大型强子对撞机无法直接产生这些未知粒子,研究人员仍可通过衰变测量寻找它们可能留下的间接影响。这意味着研究的价值不仅在于记录一种罕见转变,也在于利用测量结果检验理论所预测的发生频率。

研究人员把2024年和2025年的数据与2011年至2018年收集的记录结合分析。欧洲核子研究中心表示,仅较新的样本就达到3.0西格玛。升级后的探测器记录数据的速率最高可达到以往的五倍。同时,改进的粒子识别能力与机器学习方法帮助团队从其他过程产生的背景中分离微弱信号,使这种非常罕见的衰变能够得到研究。更快的数据记录速度、粒子辨识改进以及分析方法共同帮助团队从大量其他事件中识别目标过程。

欧洲核子研究中心指出,LHCb与CMS在2015年的联合分析曾提出这种衰变的证据,但之后更新的分析并未确认该结果。此次结果则是单一实验首次获得相关证据。这次分析还提高了另一种相关过程的测量精度,即Bs粒子衰变成一对缪子。后者此前已经被观测到,因此需要将已知过程的测量改进与Bd衰变的新证据区分开来。

剑桥大学表示,这些结果尚未经过同行评审。现有结果与标准模型的预测相符,并不能证明新粒子的存在。研究人员仍需获得更多数据,才能达到正式宣布发现所要求的五西格玛门槛。欧洲核子研究中心表示,计划于本世纪三十年代中期实施的下一轮LHCb升级,可能使这些基础物理检验更加精确,让研究团队进一步检验当前理论对罕见粒子过程的描述。现阶段的任务仍是积累证据并提高测量精度,而不是据此宣告发现了标准模型之外的未知粒子。

来源: CERN (https://home.cern/lhcb-finds-evidence-of-one-in-ten-billion-particle-decay/); University of Cambridge (https://www.cam.ac.uk/research/news/physicists-knock-at-the-door-of-the-zeptoverse); University of Oxford (https://www.physics.ox.ac.uk/news/evidence-rarest-particle-decay-after-42-year-search)

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