比发现“上帝粒子”罕见50倍！Nature报道北大物理新成果

比发现“上帝粒子”罕见50倍！Nature报道北大物理新成果

量子位 | QbitAI

粒子物理标准模型的又一次成功。

北大物理系领导的研究团队新成果，被Nature高度评价。

他们首次观测到双W玻色子与光子（WWγ）这一新型的三玻色子联合产生过程。

这一发现极为罕见和关键——

数十亿次“碰撞”才获得250次发现，概率仅为发现“上帝粒子”希格斯玻色子1/50，最终得以验证标准模型。

相关成果发表于《物理评论快报》，并被选为编辑推荐论文。

首次观测到三玻色子联合产生

先简单了解一下，此次成果发现的主角——三种基本粒子。

两种电荷相反的粒子W玻色子W+和W-，以及一种光子γ。

我们知道，宇宙中有四大基本相互作用：引力作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。

每种相互作用都是由某一种媒介粒子传递的，它们被称为玻色子。

在标准模型里，无质量的光子（γ）传播长程的电磁相互作用。

而W玻色子是一种负责传递弱相互作用的基本粒子。此前曾被发现并证明，W玻色子是参与核聚变的重要粒子。

但W玻色子的质量很重，约是质子的85倍，实验中通常很难被发现。只有通过大型强子对撞机LHC这样的高能量装置才有可能“撞”出1个。

而要找到像W+W-γ这种形态，更是难上加难。

研究团队在LHC上使用紧凑缪子线圈（CMS）探测器筛选和分析了2016年至2018年期间数十亿次13TeV质子-质子对撞数据，以超过5倍标准偏差的统计置信度，首次观测到了双W玻色子与光子（WWγ）这一新型的三玻色子联合产生过程。

研究团队进一步向《中国科学报》解释，5.6倍标准偏差是与假设不存在三玻色子过程的情况（即空假设）相比，这也意味着数据支持三玻色子过程的存在。

他们进而对希格斯与轻夸克的耦合给出了一批较强的限制性结果。

北大物理李强团队

据北大物理学院技术物理系官网介绍，此项成果是由李强课题组在CMS国际合作组提出并领导。

北京大学物理学院2017级博士研究生安莹（现为德国电子同步加速器中心DESY博士后）担当分析负责人。

一直以来，精确测量多玻色子特别是三玻色子联合产生过程，是目前高能对撞机物理领域前沿热点之一，可用于探测非阿贝尔相互作用以及检验标准模型。

李强团队自2010年以来，就致力于高能对撞机上的多玻色子物理研究。

2022年，他们全球首次实现了三W玻色子共振态的寻找、并开发了3夸克和4夸克特征喷注的鉴别及校准技术。

此项研究开拓了新物理寻找的新航线。

李强向《中国科学报》表示，高能物理确实处在比较艰难的时期。

在人迹罕至的地方探险，虽然有着未知和挑战，但也有着新发现的可能性。

参考链接：

[1]https://ppnp.pku.edu.cn/info/1020/2145.htm

[2]https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/3/519806.shtm