大型强子对撞机实验检测到第一个“人造”中微子

大型强子对撞机实验检测到第一个“人造”中微子中微子是宇宙中最丰富的粒子之一，但这些游荡的宇宙粒子与传统物质发生相互作用的可能性极低。据参与新实验的研究人员克里斯托瓦奥-维莱拉（CristovaoVilela）说，在大型强子对撞机这样的质子对撞机中也会"大量"产生中微子。虽然这些中微子以前从未被直接观测到过，但名为FASER（前向搜索实验）和SND（散射和中微子探测器）@LHC的实验采用了两种不同的方法，成功地观测到了这些中微子。FASER合作是一项重要的研究工作，旨在观测轻粒子和中微子等弱相互作用粒子。相比之下，SND@LHC则专门针对中微子，采用的探测器战略性地安装在大型强子对撞机内预计会出现高中微子通量的位置。FASER是首个探测源自大型强子对撞机的中微子的实验。最近发表的一项研究报告称，FASER的研究人员利用一个在很短时间内建造的"非常小巧、廉价的探测器"捕捉到了153次高能中微子相互作用。这些中微子确实拥有在实验室环境中记录到的最高能量，但有可能为进一步全面研究这些难以捉摸的粒子的特性铺平道路。继FASER之后，SND@LHC实验又记录了8个涉及中微子的"事件"。研究人员分析了探测器在2022年7月至11月期间收集到的数据，称他们的科学发现"非常成功"。维莱拉说，既然中微子终于在实验室中被探测到了，那么粒子物理学标准模型中的一些谜团就有可能得到更好的理解和研究。大型强子对撞机的科学家们还将继续运行FASER实验多年，预计收集到的数据"至少"会增加10倍。FASER探测器尚未满负荷运行，但在未来几年中，该实验将产生有关高能中微子相互作用的"精美细节"。此外，欧洲核子研究中心正在探索在大型强子对撞机现场建造的一个新的地下洞穴，其唯一目的是探测"数百万"中微子相互作用和其他与暗物质有关的现象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1380129.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1380129.htm

探索物理学的黑暗事务：大型强子对撞机进入未知领域

探索物理学的黑暗事务：大型强子对撞机进入未知领域FASER合作组织在其测量活动中首次观测到了在大型强子对撞机（LHC）上产生的中微子，其统计意义超过了粒子物理学中的发现门槛。该观测包括μ介子中微子和电子中微子的候选事件。此外，该合作项目还展示了对暗光子的搜索结果，这使得由暗物质激发的区域被排除在外。FASER旨在收集更多的数据，以便进行更多的搜索和中微子测量。在大型强子对撞机上对质子对撞产生的中微子进行探测，可以促进对来自天体物理源的高能中微子的研究，并检验不同中微子种类的相互作用机制的普遍性。在大型强子对撞机第3次运行和测量活动开始后的短短9个月内，FASER合作组织改变了这一局面，在今年的莫里昂会议的弱电会议上宣布了它对对撞机中微子的首次观测。特别是，FASER观察到μ介子中微子和电子中微子的候选事件。FASER的联合发言人杰米-博伊德解释说："我们的统计意义大约是16西格玛，远远超过了5西格玛，这是粒子物理学中发现的门槛。"除了在粒子对撞机上对中微子的观测外，FASER还展示了对暗光子的搜索结果。通过一个空的结果，该合作项目能够对以前未曾探索过的参数空间设定限制，并开始排除由暗物质激发的区域。FASER的目标是在未来几年内收集多达10倍的数据，以便进行更多的搜索和中微子测量。FASER（顶部）和[email protected]（底部）探测器。资料来源：CERNFASER是位于ATLAS洞穴两侧的两个新实验之一，用于探测ATLAS中质子对撞产生的中微子。补充实验[email protected]也在Moriond报告了它的第一个结果，显示了八个μ介子中微子候选事件。"我们仍在努力评估对背景的系统不确定性。作为一个非常初步的结果，我们的观测可以在5西格玛的水平上，"[email protected]发言人GiovanniDeLellis补充说。[email protected]探测器被安装在LHC隧道中，正好赶上LHCRun3运行阶段的开始。到目前为止，中微子实验只研究来自太空、地球、核反应堆或固定目标实验的中微子。虽然天体物理学的中微子能量很高，比如那些可以被南极的冰立方实验检测到的中微子，但太阳和反应堆的中微子通常能量较低。固定目标实验的中微子，如欧洲核子研究中心北区和前西区的中微子，其能量区域最高为几百千兆电子伏（GeV）。FASER和[email protected]将缩小固定目标中微子与天体物理中微子之间的差距，覆盖更高的能量范围--几百GeV到几TeV之间。研究人员正在参与的未探索的物理学课题是研究来自天体物理源的高能中微子。事实上，LHC中微子的产生机制，以及它们的质心能量，与宇宙射线与大气碰撞产生的超高能中微子是一样的。那些"大气层"中微子构成了观测天体物理中微子的背景：FASER和[email protected]的测量可以用来精确估计该背景，从而为观测天体物理中微子铺平道路。这些搜索的另一个应用是测量所有三种类型中微子的产生率。这些实验将通过测量由同一类型的母粒子产生的不同中微子种类的比率来检验其相互作用机制的普遍性。这将是对标准模型在中微子领域的一个重要测试。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1352637.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1352637.htm

物理学家首次探测到由粒子对撞机制造的亚原子中微子

物理学家首次探测到由粒子对撞机制造的亚原子中微子这种粒子在1956年首次被发现，并在使恒星燃烧的过程中发挥了关键作用。这一发现有望帮助物理学家了解宇宙中最丰富的粒子的性质。这项工作还可以揭示出宇宙中微子的情况，这些中微子会长途跋涉并与地球发生碰撞，为了解宇宙的遥远部分提供了一个窗口。这是"前向搜索实验"（FASER）的最新成果，这是一个由国际物理学家小组设计和建造的粒子探测器，安装在瑞士日内瓦的欧洲核子研究理事会（CERN）。在那里，FASER检测由欧洲核子研究中心的大型强子对撞机产生的粒子。加州大学欧文分校粒子物理学家和FASER合作项目共同发言人乔纳森-冯（JonathanFeng）说："我们从一个全新的来源--粒子对撞机当中发现了中微子，在那里你有两束粒子以极高的能量砸在一起。"他发起了这个项目，UCI和21个合作机构的80多名研究人员参与其中。FASER粒子探测器位于欧洲核子研究中心大型强子对撞机的地下深处，大部分是用欧洲核子研究中心其他实验的备件建造的。信用：照片由欧洲核子研究中心提供欧洲核子研究中心的粒子物理学家布莱恩-彼得森周日代表FASER在意大利举行的第57届RencontresdeMoriond弱电相互作用和统一理论会议上宣布了这些结果。中微子是由已故UCI物理学家和诺贝尔奖得主FrederickReines在近70年前共同发现的，是宇宙中最丰富的粒子，"对建立粒子物理学的标准模型非常重要，"FASER联合发言人JamieBoyd说。"但是在对撞机上产生的中微子从未被实验所探测到。"自从Reines和UCI物理学和天文学教授HankSobel等人的开创性工作以来，物理学家研究的大多数中微子都是低能量的中微子。但是FASER检测到的中微子是在实验室中产生的最高能量的中微子，与深空粒子在我们的大气层中引发巨大的粒子雨时发现的中微子相似。Boyd说："它们能以我们无法了解的方式告诉我们关于深空的情况。大型强子对撞机中的这些非常高能量的中微子对于理解粒子天体物理学中真正令人兴奋的观察结果非常重要。"FASER本身在粒子探测实验中是新的和独特的。与欧洲核子研究中心的其他探测器相比，如ATLAS，它有几层楼高，重达数千吨，而FASER大约只有一吨，可以整齐地放在欧洲核子研究中心的一个小侧隧道内。而且，它只花了几年时间就利用其他实验的备件进行设计和建造。UCI实验物理学家戴夫-卡斯帕说："中微子是大型强子对撞机上更大的实验无法直接探测到的唯一已知粒子，所以FASER的成功观测意味着对撞机的全部物理学潜力终于被开发出来了。"除了中微子，FASER的另一个主要目标是帮助识别构成暗物质的粒子，物理学家认为暗物质包括宇宙中的大部分物质，但他们从未直接观察到。FASER尚未发现暗物质的迹象，但随着大型强子对撞机将在几个月后开始新一轮的粒子对撞，该探测器已经准备好记录任何出现的暗物质。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1350507.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1350507.htm

希格斯玻色子揭开了新的秘密：大型强子对撞机检测到罕见的衰变现象

希格斯玻色子揭开了新的秘密：大型强子对撞机检测到罕见的衰变现象2012年在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）上发现希格斯玻色子，标志着粒子物理学的一个重要里程碑。从那时起，ATLAS和CMS合作机构一直在努力研究这一独特粒子的特性，并寻找确定其产生和衰变为其他粒子的不同方式。在上周举行的大型强子对撞机物理学（LHCP）会议上，ATLAS和CMS报告了他们如何联手找到希格斯玻色子衰变为Z玻色子（弱力的电中性载体）和光子（电磁力的载体）这一罕见过程的第一个证据。这种希格斯玻色子的衰变可以为超出粒子物理学标准模型预测的粒子的存在提供间接证据。希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的过程与衰变为两个光子的过程相似。在这些过程中，希格斯玻色子并不直接衰变成这些粒子对。相反，这些衰变是通过"虚拟"粒子的中间"循环"进行的，这些粒子突然出现又突然消失，无法直接探测到。这些虚拟粒子可能包括新的、尚未发现的、与希格斯玻色子相互作用的粒子。来自ATLAS（左）和CMS（右）的希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的候选事件，其中Z玻色子衰变为一对μ子。资料来源：欧洲核子研究中心标准模型预测，如果希格斯玻色子的质量约为1250亿电子伏特，大约0.15%的希格斯玻色子将衰变为Z玻色子和光子。但是一些扩展了标准模型的理论预测了一个不同的衰变率。因此，测量衰变率为标准模型之外的物理学和希格斯玻色子的性质提供了宝贵的见解。以前，利用来自LHC的质子-质子对撞的数据，ATLAS和CMS独立地对希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子进行了广泛的搜索。两次搜索都使用了类似的策略，通过Z玻色子衰变为成对的电子或μ介子--更重的电子--来确定Z玻色子。这些Z玻色子的衰变发生在大约6.6%的情况下。在这些搜索中，与这种希格斯玻色子衰变相关的碰撞事件（信号）将被识别为一个狭窄的峰值，在衰变产物的综合质量分布中，在一个平滑的事件背景上。为了提高对该衰变的敏感性，ATLAS和CMS利用希格斯玻色子产生的最常见模式，并根据这些生产过程的特点对事件进行分类。他们还使用先进的机器学习技术来进一步区分信号和背景事件。在一项新的研究中，ATLAS和CMS现在已经联合起来，最大限度地提高了他们的搜索结果。通过结合两个实验在LHC第二次运行期间（发生在2015年至2018年）收集的数据集，这两个合作机构大大提高了其搜索的统计精度和范围。这一合作努力带来了希格斯玻色子衰变为Z玻色子和光子的第一个证据。该结果的统计学意义为3.4个标准差，低于声称观察到的5个标准差的常规要求。测量的信号率比标准模型的预测值高出1.9个标准差。"每个粒子都与希格斯玻色子有特殊的关系，这使得搜索罕见的希格斯衰变成为一个高度优先事项，"ATLAS物理学协调员帕梅拉-法拉利说。"通过对ATLAS和CMS的单个结果的精心组合，我们朝着解开希格斯玻色子的又一个谜团迈出了一步。""新粒子的存在可能对罕见的希格斯衰变模式产生非常重大的影响，"CMS物理学协调员弗洛伦西亚-卡内利说。"这项研究是对标准模型的一个强有力的测试。随着正在进行的大型强子对撞机的第三次运行和未来的高亮度大型强子对撞机，我们将能够提高这一测试的精度，并探测更罕见的希格斯衰变。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362157.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362157.htm

《三体》电视剧从北京正负电子对撞机取景 物理学家纷纷追剧

《三体》电视剧从北京正负电子对撞机取景物理学家纷纷追剧他还表示，粒子物理微信群的小伙伴有很多人在追剧，“可以说，三体电视剧实打实地吸引了物理学家的目光，获得了科学家小伙伴们的认可。”据其透露，《三体》电视剧第一集，杨冬在良湘加速器的粒子物理实验的镜头，就是在北京正负电子对撞机国家实验室取景的。电视剧中的“良湘加速器”是现实中的北京正负电子对撞机，位于北京市石景山区玉泉路19号乙的中科院高能物理研究所。据上游新闻报道，中国科学院高能物理研究所负责宣传的一位工作人员也证实，《三体》电视剧版剧组是2020年在北京正负电子对撞机国家实验室取景，整个拍摄也就几个小时。《三体》电视剧团队还邀请粒子物理学家刘倩教授作为科学顾问，很细节的是，杨冬手里拿着的粒子物理实验结果，其实就是北京谱仪II的运行状态报告。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339829.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339829.htm

大型强子对撞机观测到了顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠

大型强子对撞机观测到了顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠粒子物理学中的量子纠缠最近，在安东-蔡林格（AntonZeilinger）和他的团队首次确证两个光子之间存在纠缠的二十年后，ATLAS和CMS实验报告说，在大型强子对撞机上观测到了同时静止产生的顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠。确认最重的基本粒子--顶夸克之间的量子纠缠为探索我们世界的量子本质开辟了一条新途径，其能量远远超出了量子光学等领域所能达到的水平。同时，大型强子对撞机上顶夸克对的巨大产生率提供了顶夸克的巨大数据样本，为这些研究提供了独一无二的机会。顶级夸克和反粒子之间的量子纠缠在大型强子对撞机上得到证实，标志着高能量子物理学在大量数据和先进分析方法的支持下取得了重大进展。来源：欧洲核子研究中心爱因斯坦对量子力学的挑战在量子力学中，如果我们知道其中一个粒子在测量另一个粒子时的状态，那么这两个粒子就是纠缠的。即使这两个最初纠缠在一起的粒子在测量前彼此相距很远，情况也是如此。这就是爱因斯坦所说的"超距作用"：虽然信息的传播速度不可能超过光速，但在对第一个粒子进行测量时，第二个粒子保证会立即处于相应的状态。1934年，爱因斯坦和他的合作者提出了一个思想实验，他们认为这个实验揭示了量子力学的不一致性。为了解决这个悖论，他们提出，我们对纠缠的描述是不完整的，系统中还有其他我们无法通过实验获得的量在起作用。那么，纠缠就是我们对这些隐藏变量一无所知的结果。测量纠缠的先进技术在一项新的测量中，CMS合作小组首次研究了以极快的速度同时产生的顶夸克和顶反夸克的自旋纠缠。因此，这两个粒子在衰变之前相距甚远，也就是说，它们之间的距离大于以光速传输的信息所能覆盖的距离。夸克和反夸克自旋之间的相关性是通过观察它们衰变产物的角度分布来测量的。分析中采用了最先进的机器学习方法，以正确分配顶（反）夸克衰变产物，并改进系统不确定性的建模。图1显示了在两个不同运动学区域观察到的纠缠程度，以参数ΔE为特征。图1：在两个运动学区域观察到的以ΔE为特征的纠缠水平。图中显示了测量结果（点）及其不确定性，并与SM预测值（红线）进行了比较。水平蓝线对应于夸克和反夸克之间以光速交换信息所能解释的最大纠缠度ΔE临界值。第一个分段对应于产生的横动量小于50GeV的顶夸克，而在最后一个分段中，顶夸克对具有很高的不变质量，即相互之间的运动速度很大。在这两个运动学区域测得的ΔE都大于1，证实了两个粒子之间的纠缠。特别是在第二个分区，顶夸克-反夸克对的相对速度非常大，只有10%的情况下它们才有机会进行交流。在这里，纠缠度明显高于ΔE临界值，而ΔE临界值是在光速下通过隐藏变量进行信息交流所能解释的纠缠度。因此，测量结果表明，在已知最重的粒子之间确实存在"超距作用"。资料来源：欧洲核子研究中心编译自/citechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435165.htm