大型強子對撞機(LHC)是世界上最大、最強大的粒子加速器,位於瑞士的歐洲核子研究組織(CERN)。LHC 的主要目的是通過高能粒子碰撞來探索粒子物理學的基本問題。ATLAS 是 LHC 上最大的通用粒子探測器實驗之一,旨在尋找粒子物理標準模型以外的新物理證據。
近日,ATLAS 團隊宣布了一項重大發現:首次觀察到弱玻色子三胞胎的現象。這一發現不僅能測試粒子標準模型,還可闡明新物理現象。弱玻色子是負責傳遞弱核力的基本粒子,包括 W 玻色子和 Z 玻色子。這些粒子質量相對較重,並且能以多種不同方式衰變,衰變組合具有一定的複雜性。
ATLAS 團隊在分析 LHC Run-2 完整數據集(2015~2018 年)時,專注於搜索 7 種玻色子衰變模式,包括 3l+jets、4l、5l 模式等。這些模式包括 1 個 Z 玻色子衰變成一對帶電輕子;1 個 W 玻色子衰變成 1 個輕子與 1 個微中子,同時另 1 個玻色子衰變成 2 個較輕夸克;2 個 W 玻色子衰變成帶電的輕子與微中子等。
通過搜索這些衰變模式,ATLAS 團隊宣布觀察到 VVZ 玻色子組合(V 為 W 或 Z 向量玻色子,Z 則特別指 Z 玻色子),統計顯著性差異為 6.4 標準差。這一發現進一步驗證了標準模型的有效性,並限制了新物理現象的可能性。
ATLAS 團隊將進一步分析 LHC Run-3 與新 HL-LHC 數據集,完善所有模式中三胞胎玻色子測量值,增進我們對基本粒子的精確理解。這一發現對於粒子物理學界具有重要意義,因為它不僅驗證了現有理論,還可能揭示新的物理現象。