大型强子对撞机(LHC)是世界上最大、最强大的粒子加速器,位於瑞士的欧洲核子研究组织(CERN)。LHC 的主要目的是通过高能粒子碰撞来探索粒子物理学的基本问题。ATLAS 是 LHC 上最大的通用粒子探测器实验之一,旨在寻找粒子物理标准模型以外的新物理证据。
近日,ATLAS 团队宣布了一项重大发现:首次观察到弱玻色子三胞胎的现象。这一发现不仅能测试粒子标准模型,还可阐明新物理现象。弱玻色子是负责传递弱核力的基本粒子,包括 W 玻色子和 Z 玻色子。这些粒子质量相对较重,并且能以多种不同方式衰变,衰变组合具有一定的复杂性。
ATLAS 团队在分析 LHC Run-2 完整数据集(2015~2018 年)时,专注於搜索 7 种玻色子衰变模式,包括 3l+jets、4l、5l 模式等。这些模式包括 1 个 Z 玻色子衰变成一对带电轻子;1 个 W 玻色子衰变成 1 个轻子与 1 个微中子,同时另 1 个玻色子衰变成 2 个较轻夸克;2 个 W 玻色子衰变成带电的轻子与微中子等。
通过搜索这些衰变模式,ATLAS 团队宣布观察到 VVZ 玻色子组合(V 为 W 或 Z 向量玻色子,Z 则特别指 Z 玻色子),统计显着性差异为 6.4 标准差。这一发现进一步验证了标准模型的有效性,并限制了新物理现象的可能性。
ATLAS 团队将进一步分析 LHC Run-3 与新 HL-LHC 数据集,完善所有模式中三胞胎玻色子测量值,增进我们对基本粒子的精确理解。这一发现对於粒子物理学界具有重要意义,因为它不仅验证了现有理论,还可能揭示新的物理现象。