Popular science work
據(jù)歐洲核子研究中心（CERN）官網(wǎng)25日?qǐng)?bào)道，該機(jī)構(gòu)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）上的緊湊繆子線圈（CMS）國(guó)際合作組宣布，他們利用CMS軌跡探測(cè)器出色的追蹤能力，首次觀察到質(zhì)子對(duì)撞中兩個(gè)光子“變身”為兩個(gè)陶子（τ）。
上世紀(jì)70年代，陶子首次在美國(guó)斯坦福加速器實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)身，但其壽命極短，對(duì)其開展精確研究相當(dāng)棘手。在最新研究中，CMS合作組首次在質(zhì)子非接觸對(duì)撞中觀測(cè)到一個(gè)特殊過(guò)程：兩個(gè)光子相互作用產(chǎn)生兩個(gè)陶子，然后分別衰變?yōu)榭娮樱?span>μ）、電子或帶電π介子和中微子。
此次科學(xué)家對(duì)陶子的反常磁矩開展了迄今最精確測(cè)量。粒子的磁矩由粒子內(nèi)部（假想）磁體的強(qiáng)度和方向產(chǎn)生。同時(shí)，真空中存在的大量虛粒子會(huì)干擾磁矩，使其偏離預(yù)測(cè)值，因此粒子的磁矩需要在量子水平進(jìn)行校正。這種量子校正被稱為反常磁矩，其大小約在0.1%的水平。
上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院教授李亮對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者解釋說(shuō)：“反常磁矩對(duì)新物理效應(yīng)非常敏感。如果在誤差范圍內(nèi)，反常磁矩的理論值和實(shí)驗(yàn)值不一致，就意味著標(biāo)準(zhǔn)模型之外存在著新物理現(xiàn)象。最新研究有助揭示陶子的產(chǎn)生過(guò)程及其重要物理性質(zhì)，從而驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)，并為探索新物理現(xiàn)象提供了新途徑。”
由于陶子壽命極短，測(cè)量其反常磁矩尤其困難，最初測(cè)量計(jì)算值是理論計(jì)算值的30倍，后被縮小到20倍。CMS合作組這一研究則將陶子反常磁矩的測(cè)量計(jì)算值縮小到僅為理論計(jì)算值的3倍，為其設(shè)置了迄今最嚴(yán)格限制。
北京大學(xué)物理學(xué)院、核物理與核技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)聘副教授王大勇團(tuán)隊(duì)在這一研究中作出了突出貢獻(xiàn)。CMS合作組成員、博士生秦雪龍表示：“這項(xiàng)研究引入測(cè)量陶子反常磁矩的新方法，探測(cè)了比之前實(shí)驗(yàn)更敏感的較高質(zhì)量區(qū)，并改善了已停滯20年的測(cè)量結(jié)果。”
