據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)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(jìn)行了進(jìn)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(jìn)行的最嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)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(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)。

這些質(zhì)子-質(zhì)子以13太電子伏特的能量在大型強(qiáng)子對撞機(jī)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(qiáng)度，這一質(zhì)量邊界是迄今科學(xué)家給出的最嚴(yán)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(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)物理模型描述強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)模型解釋，于是就有了它的拓展版。在擴(kuò)展版中，存在更多不同形態(tài)的粒子。用大型對撞機(jī)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。

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