一位专家解释说 粒子物理学的标准模型可能会被打破 是真的吗？

　　一位专家解释说：“粒子物理学的标准模型可能会被打破。”在 Cern 大型强子对撞机 (LHC) 工作的物理学家说：“我被问到的最常见问题之一是，你什么时候能找到一些东西？除了获得诺贝尔奖的希格斯玻色子和一大堆新的复合粒子之外？”我意识到这个问题之所以经常被提出，是因为物理学家如何向更广阔的世界描述粒子物理学的进展。

　　物理学家经常谈论发现新粒子方面的进展，而且经常如此。研究一种新的、非常重的粒子可以帮助物理学家观察潜在的物理过程——通常不会产生恼人的背景噪音。

　　然而，最近，对已知的沼泽标准粒子和过程的一系列精确测量已经威胁到要动摇物理学。随着大型强子对撞机准备以比以往更高的能量和强度运行，是时候开始广泛讨论其影响了。

　　事实上，粒子物理学一直以两种方式进行，新粒子就是其中之一。另一种是通过非常精确的测量来测试理论的预测并寻找与预期的偏差。

　　例如，爱因斯坦广义相对论的早期证据来自发现恒星视位置的微小偏差以及水星在其轨道上的运动。

　　粒子遵循一种违反直觉但非常成功的理论，称为量子力学。该理论表明，在实验室碰撞中无法直接制造的粒子仍然可以影响其他粒子的行为。然而，这种影响的测量非常复杂，而且更难向公众解释。

　　但最近暗示超出标准模型无法解释的新物理的结果属于第二种类型。LHCb 实验的详细研究 发现，一种被称为美夸克的粒子“衰变”（分解）成电子的频率远高于形成 μ 子的频率——电子更重，但除此之外。根据标准模型，这不应该发生——暗示新粒子甚至自然力可能会影响这一过程。

　　然而，有趣的是，对大型强子对撞机 ATLAS 实验中涉及“顶夸克”的类似过程的测量表明：电子和 μ 子的衰变确实以相同的速率发生。

　　与此同时，美国费米实验室的 μ 子 g-2 实验最近对  μ 子在“自旋”（一种量子特性）与周围磁场相互作用时如何“摆动”进行了非常精确的研究。它发现与一些理论预测存在微小但显着的偏差——再次表明未知的力或粒子可能在起作用。

　　最新的令人惊讶的结果是测量了一种叫做W玻色子的基本粒子的质量，它携带着控制放射性衰变的弱核力。经过多年的数据采集和分析，同样在费米实验室进行的实验表明，它比理论预测的要重得多——在超过一百万次实验中不会偶然发生的偏差。同样，可能是尚未发现的粒子增加了它的质量。

　　然而，有趣的是，这也与 LHC 的一些低精度测量结果不一致

　　虽然物理学家不能绝对肯定这些效应需要一个新的解释，但似乎越来越多的证据表明需要一些新的物理学。

　　当然，将有几乎与理论家一样多的新机制来解释这些观察结果。许多人会关注各种形式的“超对称”。这就是标准模型中基本粒子的数量是物理学家想象的两倍的想法，每个粒子都有一个“超级伙伴”。这些可能涉及额外的希格斯玻色子。

　　其他人会超越这一点，引用最近不太流行的想法，例如“技术色彩”，这意味着存在额外的自然力（除了重力、电磁力和弱核力和强核力），并且可能意味着希格斯玻色子实际上是由其他粒子组成的复合物体。只有实验才能揭示事情的真相——这对实验者来说是个好消息。

　　新发现背后的实验团队都备受推崇，并且长期致力于解决这些问题。也就是说，他们注意到这些测量是极其困难的，这并不是对他们的不尊重。此外，标准模型的预测通常需要进行近似计算。这意味着不同的理论家可以根据所做的假设和近似程度来预测略有不同的质量和衰减率。因此，可能当物理学家进行更准确的计算时，一些新的发现将与标准模型相吻合。

　　同样，可能是研究人员使用了微妙不同的解释，因此发现了不一致的结果。比较两个实验结果需要仔细检查是否在两种情况下都使用了相同水平的近似值。

　　这些都是“系统性不确定性”来源的例子，虽然所有相关人员都尽最大努力量化它们，但可能会出现低估或高估它们的不可预见的并发症。

　　所有这些都不会使当前的结果变得不那么有趣或重要。结果表明，有多种途径可以更深入地理解新物理学，它们都需要探索。

　　随着大型强子对撞机的重启，仍有可能通过更稀有的过程制造新粒子，或者发现隐藏在物理学家尚未发掘的背景下。

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