大型強子對撞機(LHC)在3月份引發了全世界的興奮，因為粒子物理學家報告了新物理學的誘人證據–可能是一種新的自然力量。現在，來自歐洲核子研究中心(CERN)巨大粒子對撞機的新結果–尚未經過同行評審–似乎正在進一步支持這一想法。
目前關於粒子和力量的最佳理論被稱為標準模型，它準確無誤地描述了我們所知道的關於構成我們周圍世界的物理東西的一切。標準模型無疑是有史以來最成功的科學理論，但同時它是不完整的。它只描述了四種基本力中的三種–電磁力和強力、弱力，引力未包含在內。它沒有解釋天文學告訴我們的主導宇宙的暗物質也無法解釋物質如何在大爆炸中存活。因此，大多數物理學家相信，一定有更多的宇宙成分尚未被發現，而研究被稱為美麗夸克(beauty quark)的各種基本粒子是一種特別有希望以獲得可能存在的其他東西的暗示的的方式。
美麗夸克有時也被稱為底夸克，是基本粒子，反過來構成更大的粒子。夸克有六種類型：上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、美麗/底夸克和真/頂夸克。像上夸克和下夸克構成了原子核中的質子和中子。
美麗夸克是不穩定的，在衰變成其他粒子之前平均只活了大約1.5萬億分之一秒。美麗夸克的衰變方式會受到其他基本粒子或力量存在的強烈影響。當美麗夸克衰變時，它通過弱力的影響轉化為一組較輕的粒子如電子。一種新的自然力可能讓我們知道自己的方式之一是通過巧妙地改變美麗夸克衰變為不同類型粒子的頻率。
據悉，3月的論文基於來自LHCb實驗的數據，LHCb是四個巨型粒子探測器之一，其記錄了LHC產生的超高能碰撞的結果。數據發現美麗夸克以不同的速度衰變為電子和它們更重的表親，即μ介子。這確實令人驚訝，因為根據標準模型，μ介子基本上是電子的一個碳複製品–除了重約200倍之外，其他方面都是一樣的。這意味着所有的力對電子和μ介子的拉扯力度應該是一樣的–當一個美麗質夸克通過弱力衰變成電子或μ介子時它應該同樣頻繁地這樣做。
相反，研究人員發現，μ介子衰變的頻率只有電子衰變的85%左右。假設這個結果是正確的，那麼解釋這種效應的唯一方法是，一些以不同方式拉動電子和μ介子的新自然力正在干擾美麗夸克的衰變方式。
這一結果在粒子物理學家中引起了巨大的興奮。幾十年來，我們一直在尋找標準模型之外的東西的跡象，儘管在大型強子對撞機上工作了十年，但到目前為止還沒有發現任何結論性的東西。因此，發現一種新的自然力量無疑是一個巨大的交易並可能最終打開回答現代科學所面臨的一些最深奧的謎題的大門。
新結果
雖然結果是誘人的，但它並不是決定性的。所有的測量都有一定程度的不確定性或“誤差”。在這種情況下，只有約千分之一的機會，結果是由隨機的統計波動造成的–或者我們在粒子物理學術語中所說的“三西格瑪”。
一千分之一可能聽起來不多，但我們在粒子物理學中進行了大量的測量，因此你可能期望一小部分會因為隨機的機會而出現異常值。為了真正確定效果是真實的，需要達到五西格瑪–相當於不到百萬分之一的可能性，即效果是由殘酷的統計僥倖造成的。
為了達到這個目標，需要減少誤差的大小，而要做到這一點需要更多的數據。實現這一目標的方法之一就是簡單地讓實驗運行更長時間並記錄更多的衰變。LHCb實驗目前正在進行升級以便將來能夠以更高的速率記錄碰撞，這將使科研人員能夠進行更精確的測量。但也可以通過尋找更難發現的類似類型的衰變，從已經記錄的數據中獲得有用的信息。