物理稀有粒子衰變大突破!

【本刊訊】大強子對撞機(Large Hadron Collider, LHC)計畫旗下兩實驗組緊湊緲子螺管探測器實驗(Compact Muon Solenoid, CMS)與底夸克實驗(Large Hadron Collider beauty, LHCb)於2015年5月13日共同宣布證實Bs0粒子至雙緲子的衰變作用!其中有24位是來自臺灣大學與中央大學的研究人員。

若以最佳例子理論模型來估算,Bs0粒子至雙緲子的衰變作用,在每十億次的衰變作用中只會發生四次,極為稀少。在發現之前,有許多科學家預測這些基本例子衰變的模型,而這是科學家第一次證實此衰變,為物理界的一大躍進。

在粒子物理中,Bs0B0都是介子。Bs0是由一顆奇夸克(s)與一顆反底夸克(b)組成;B0是由一顆下夸克(d)與一顆反底夸克(b)組成。這兩種介子是藉著極高能量的作用綁在一起的次原子粒子,比原子小上許多。而這些粒子只能在粒子加速器中,或在自然界中的宇宙線交互作用之高能對撞中產生。

LHC團隊從2011年開始觀察B介子衰變現象。在2013年時,CMS和LHCb兩個實驗組,都各自公布B介子實驗結果,雖兩者實驗結果相近,但因各自資料量過小,導致精確度不足。

CMS召集人為臺大物理系教授陳凱風,他在去年發想將CMS與LHCb兩實驗組的資料跨組統合,一年內將龐大數據匯集完成,成功的揭露粒子衰變現象。

中央大學物理系教授張元瀚表示,Bs0碰撞後不到億分之一秒就會衰變。過去曾見粒子衰變成其他粒子,但衰變成兩個緲子的為第一次。

來源:CMS Collaboration & LHCb Collaboration, Observation of the rare Bs0→μ+μ-decay from the combined analysis of CMS and LHCb data, Nature, 2015/5/13.

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