编译 卓思琪
审校 金庄维
在 2017 年 2 月 14 日 CERN 的研讨会上，LHCb 实验组报告称首次独立观察到了 Bs0 衰变为两个 μ 子（Bs0→μ+μ-）的过程，置信度达到 7.8 个标准差。对该过程分支比的测量结果与标准模型的预言一致。
标准模型可以很好地描述并解释基本粒子的特性及相互作用。近年来，物理学家不断加深对其细节的理解，欧洲核子研究中心（CERN）内的大型强子对撞机（large hadron collider，LHC）则是物理学家描绘“标准模型”的得力助手。LHC 底夸克实验（LHCb）是在 LHC 上进行的一项中型实验。LHCb 的任务是要检验粒子的性质及衰变模式是否与标准模型的预言存在差异。
在 2017 年 2 月 14 日 CERN 的研讨会上，LHCb 实验组报告称首次独立观测到了 Bs0 衰变为两个 μ 子（Bs0→μ+μ-）的过程，置信度达到 7.8 个标准差。Bs0 是由一个反底夸克和一个奇异夸克组成的重复合粒子，它衰变为两个 μ 子的过程相当罕见。根据理论预测，每十亿次衰变事例中，大约只有 3 次是通过这一过程发生的。该过程曾在 2015 年被观测到，但当时是由 LHCb 和 CMS 实验组联合得到的结果。而这回，LHCb 实验独立观测到了该过程，并且对分支比进行了高精度测量，结果使得标准模型的地位更加难以撼动。
Bs0 衰变为两个 μ 子。两个 μ 子的轨迹（绿线）贯穿整个探测器。 图片来源：LHCb collaboration
实验主导者之一的 Flavio Archilli 说道：“我们的测量值（分支比为 (2.8±0.6)x10-9 ）比标准模型的理论预测值（分支比为 (3.65±0.23)x10-9）稍小，但仍在实验不稳定性范围内，并和我们的模型完全兼容。由于理论预测值非常精确，因此我们还要进一步提高实验精度，从而确定测量值究竟能否与预测值完全一致。若是稍有越界，这就可能预示着新物理的存在。”
根据标准模型，Bs0 衰变为两个 μ 子的分支比极小，理论对此进行了精确的预言。但在像超对称这样的超出标准模型的理论中，该分支比的数值有重大修正，也就是说这种衰变过程应该发生得更加频繁。因此，对这一衰变过程分支比的精确测量是寻找超对称的绝佳突破口之一。
这次测量结合了来自 LHC 的 Run1 和 Run2 的数据，利用更多精确的分析技术，因此对该过程分支比的测量值是迄今为止最为精确的。测量结果与标准模型的预言相当接近。另外，LHCb 研究人员也测量了 Bs0 粒子在变成两个 μ 子前的存活时间，该数值同样符合标准模型的预言。
图片来源：LHCb collaboration
“这个结果令人愉悦，”实验主导者之一的 Matteo rama 说道：“这是对大家努力完善分析技术、深入挖掘数据的最好回报。我们期待更多的数据能够进一步提高实验精度，也许有一天，我们能够发现实验与标准模型的显著差异。”
主要来源：http://www.symmetrymagazine.org/article/lhcb-observes-rare-decay
LHCb官方报道：First single experiment observation of the decay Bs0→ μ+μ-
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