粒子标准模型的检验

p30900

自从标准模型诞生以来，人们对标准模型的检验就从未停止过。”吴雨生说，探索微观世界的奥妙，就必须要有可靠的实验手段来观测各类物理现象，这些实验手段需要能产生微观粒子并进行反应，能记录并分析反应结果，从而与理论预言对比。“在不同方案、不同条件下进行大量精密实验，可以全方位地检验标准模型，并且有可能发现那些稀有的、模型内和模型外的新现象。”他说。

粒子物理学轻子家族中最著名的粒子是电子，电子是物质的关键组成部分。但电子并不是轻子家族唯一的成员，它有两个更重的兄弟姐妹，μ子和τ轻子，它们一起被称为三种轻子口味或“味道”。根据粒子物理标准模型，这些兄弟姐妹之间唯一的区别应该是质量：μ子比电子重约200倍，而τ轻子比μ子重约17倍。

按照标准模型，每种味与一个W玻色子都可能有一样的相互作用。“轻子的味道又称‘代’，电子、μ子以及τ轻子，分属标准模型中的三个不同代。人类的每一代之间可能会有‘代沟’，但在标准模型中，不同代的相应轻子虽然胖瘦不一，即质量不同，但它们都必须以相同的面貌参与微观世界的各类聚会，即基本粒子的反应过程，这就是轻子味普适性的预言。”吴雨生说。

“这是一个很奇妙的预言，许多物理学家希望寻找违背这个普适性的新现象，来探究超越标准模型理论存在的可能性。”吴雨生说，近期媒体报道的LHCb的一个实验工作，就是专注于检验标准模型的一个基本预言，即违背轻子普适性现象的可能迹象。“这个实验结果引起了很多关注，但显著度尚远不足以宣称新发现，并有待时间的检验，以及后面其他实验的验证。”

“轻子味的普适性已经被在不同的过程和能量范围内进行了高精度的探索。尽管轻子味普适性原理已经通过了最新的测试和检验，但在发现的许多反常现象被明确探测之前，大型强子对撞机实验仍在继续进行。”吴雨生说。