大型強子對撞機（LHC）五年舊資料中發現的最新一系列異常現象，可能為一種全新的基本粒子指明方向，物理學家們希望如此。
最近的發現，在日內瓦附近歐洲粒子物理實驗室 CERN 4 月 18 日的研討會上報告，可能最終會被證明是隨著新資料的分析而消退的統計波動。但它之所以引人入勝，是因為它似乎與先前報道的怪異現象相符。而且它與一些理論家根據早期報告所做的新的物理預測相匹配。
英國伯明翰大學的 Simone Bifani 在 CERN 研討會上告訴物理學家，當 LHC 將質子撞擊在一起時產生的稱為 B 介子的特定短壽命粒子似乎正以意想不到的方式衰變。
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粒子物理學的標準模型預測，正反物質粒子對應該是 B 介子衰變產物的一部分：具體而言，電子-正電子對和μ子-反μ子對應該以大致相等的數量被發現。（μ子是電子的重表親）。但 Bifani 表示，根據對撞機 LHCb 實驗收集的資料，研究人員看到更多的電子-正電子對。
英國牛津大學物理學家、LHCb 發言人 Guy Wilkinson 表示，這可能只是一個統計上的僥倖。在最新的研究中，研究人員查看了來自 LHCb 的兩組關於 B 介子衰變的單獨資料，並且在每種情況下都發現了一個統計意義低於 2.5 西格瑪（衡量統計置信度）的異常。這遠遠低於通常用於聲稱“發現”所需的 5 西格瑪閾值。
但 Wilkinson 指出，LHCb 已經發現了許多與介子衰變相關的類似異常現象，特別是與各種型別的 B 介子有關。它們在統計上都還不顯著，但它們指向同一方向。“過去五年發生了一些奇怪的事情，”他說。
一些 LHC 物理學家不太確定該公告是否值得在研究人員中引起如此大的轟動。例如，CERN 物理學家 André David 在推特上表示，“在這裡堆積一個西格瑪，在那裡堆積一個西格瑪”並不能構成一項發現。
短壽命的新粒子？
儘管如此，理論家們已經根據早期的發現提出了新的物理學。德國慕尼黑工業大學的理論家 David Straub 表示，令人興奮的是，最新的 B 介子衰變結果與這些想法一致。Straub 昨日在 arXiv 網站上發表了一篇論文，分析了最新的介子衰變結果；另外五篇理論論文也已發表，並且可能會有更多論文發表。阿姆斯特丹自由大學的理論家 Juan Rojo 表示：“科學界對這些結果相當關注。”
如果這些結果不是統計上的僥倖，那麼解釋這些結果最明顯的方法是，當 B 介子衰變時，物理學標準模型中未預測的新粒子會短暫出現，從而影響衰變產物，這六篇論文都同意這一點。一種可能性是，可能存在一種稱為 Z' 的 Z 玻色子的較重表親。另一種解釋是存在一個“輕夸克”，它是一種與輕子和夸克都具有某些性質的玻色子。
這些粒子在理論家們最喜歡的擴充套件標準模型的方案中都沒有出現，但研究人員表示，如果它們存在，LHC 的更大實驗（ATLAS 和 CMS）應該能夠直接創造它們，而不是觀察它們對其他粒子衰變的影響。
LHCb 的最新分析完全基於 LHC 第一次執行的資料，該執行在 2013 年初對撞機關閉進行升級時結束。自 2015 年對撞機重新開放進行第二次執行時，LHCb 和其他實驗已經獲得了更多的資料。目前正在進行幾項關於 B 介子衰變的更多研究。因此，在今年年底之前，這個謎團可能會被解開。
“我們有足夠的資料來驗證或反駁這些影響。真相終將大白，”Wilkinson 說。
本文經許可轉載，並於 2017 年 4 月 19 日首次發表。