近日，LHCb合作組報(bào)告了超子Σ+→pμ+μ-罕見衰變的觀測(cè)結(jié)果。超子是一種包含三個(gè)夸克的粒子，類似于質(zhì)子和中子，其中包括一個(gè)或多個(gè)奇異夸克。
已知粒子的罕見衰變是尋找超出粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型(SM)物理學(xué)的有力工具。在標(biāo)準(zhǔn)模型中，Σ+→pμ+μ-過程僅能通過“環(huán)狀圖”實(shí)現(xiàn)：不是直接發(fā)生衰變，而是需要在“環(huán)”中交換中間態(tài)，如下面的圖(a)和(b)所示。
在量子場(chǎng)論中，此類過程發(fā)生的概率是所有可能在此環(huán)中交換的粒子(包括已知和未知的)的概率之和。這使得此類過程對(duì)新現(xiàn)象非常敏感。如果實(shí)驗(yàn)測(cè)量與理論計(jì)算之間存在差異，那么這可能是由某些未知粒子的貢獻(xiàn)引起的。這些粒子可以在環(huán)中交換，也可以直接介導(dǎo)此衰變，與夸克相互作用然后衰變成一對(duì)μ子。在后一種情況下，如下面的圖(c)所示，新粒子會(huì)在兩個(gè)μ子的屬性中留下痕跡。
費(fèi)曼圖(Feynman diagrams)展示了在標(biāo)準(zhǔn)模型下Σ+→pμ+μ-衰變(圖a和圖b)以及帶有新X0中間粒子的衰變(圖c)。(圖片來源：LHCb)
由于2005年HyperCP(E871)合作組在μ子對(duì)屬性中觀察到的某種結(jié)構(gòu)跡象，對(duì)Σ+→pμ+μ-衰變的研究尤為激動(dòng)人心。然而，僅憑三個(gè)事件，這一結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)非定論，人們期待LHCb的研究能為此情況帶來一些啟示。
最終，LHCb的數(shù)據(jù)并沒有在HyperCP所強(qiáng)調(diào)的雙μ子質(zhì)量區(qū)域中顯示出任何顯著的峰值結(jié)構(gòu)，因此否定了這一跡象。不過，新的分析確實(shí)以高顯著性觀察到了這一衰變，并將隨后進(jìn)行衰變概率以及其他參數(shù)的精確測(cè)量，這將允許進(jìn)一步搜索與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測(cè)之間的差異。
