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摘要：两个质子在大型强子对撞机的LHCb实验中碰撞。证据来自电子及其更大的近亲，μ子和τ轻子。根据标准模型，这三个粒子的行为应该是大小不同，但在其他方面是相同的三胞胎。它把宇宙切割成12个基本粒子，组成所有物质，再加上传递自然基本力的“力载体”粒子。此外，LHCb在另一种产生轻子衰变的类型中也发现了轻子普遍性受到破坏的迹象，几个月前，它宣布了第四种衰变类型中可能出现的偏差。到目前为止的证据并不是空穴来风。
数十年来，物理学家一直在寻找行为不端的粒子的迹象，粒子物理学的“标准模型”中有细微裂缝的证据，这是描述我们宇宙最基本的组成部分的主导理论。尽管标准模型已经被证明是非常精确的，但是科学家们早就知道需要进行一些调整。现在，作为《自然》杂志最近的一篇评论文章，实验者已经开始看到粒子藐视这一理论的建议，但他们并不像理论家所寻找的那样违逆。
证据来自电子及其更大的近亲，μ子和τ轻子。根据标准模型，这三个粒子的行为应该是大小不同，但在其他方面是相同的三胞胎。但是，三项实验已经产生了越来越多的证据，包括在过去几个月里宣布的结果，这些粒子对一些至今还神秘的影响的反应不同。这些发现还没有定论，但如果他们坚持下去，“这将是一场彻底的革命，”加州理工学院的理论家马克怀斯说，
诱人的迹象在标准模型中的动摇将是巨大的。这一理论自20世纪末被充实以来，已成为粒子物理学研究的基石。它把宇宙切割成12个基本粒子，组成所有物质，再加上传递自然基本力的“力载体”粒子。（例如，粒子通过交换瞬变光子来施加电或磁力）尽管它取得了成功，但是标准模型并没有预测出任何能解释重力或被认为是不可见的暗物质存在于空间中的原因。为了将粒子物理学与这些更大规模的观测结合起来，理论家们提出了各种各样的“新物理学”——超出标准模型管理范围的物质或力。但大多数实验都以令人印象深刻的逼真度坚持了这一理论，没有发现假设粒子或力的证据，粒子错误行为的迹象已经开始出现在标准模型中一个不太容易被探索的角落：一个叫做“轻子普遍性”的模式。这里“轻子”指的是包括电子、μ子和τ在内的一类粒子。标准模型预测这三个物种应该以完全相同的方式相互交流，除了由于它们独特的质量而产生的差异之外，其他的粒子也应该以完全相同的方式交流——这种行为的共同性解释了轻子普遍性的第二个术语。
第一个轻子惊喜出现在2012年公布的结果中来自加州门罗公园SLAC国家加速器实验室的BaBar实验，BaBar的粒子加速器将电子和它们的反物质等价物（正电子）撞击在一起。碰撞产生了许多重而不稳定的复合粒子：它们的行为就像荒谬的放射性铀原子，在衰变为越来越小的粒子之前只持续了纳秒的几分之一。最后的产物喷入加速器的探测器，使科学家们能够重建粒子衰变链。如果标准模型是正确的，BaBar团队研究的两种衰变类型的taus产生的频率应该只有电子的25%到30%，电子更轻，因此更容易制造。但那不是球队看到的。Taus比它们本应该的要常见得多，暗示着Taus和质量之外的电子之间的差别。
BaBar的结果只是个开始。另外两个实验，瑞士大型强子对撞机的LHCb实验和日本高能加速器研究组织的Belle实验，研究了同样的衰变，并在2015年发表了类似的结果。Belle和BaBar一样，碰撞电子和正电子。但是LHCb以更高的能量将质子与其他质子碰撞，并使用不同的 ... 检测产物。那些差异由于实验上的错误，这些结果很难被剔除，这进一步证实了异常现象是真实存在的。
此外，LHCb在另一种产生轻子衰变的类型中也发现了轻子普遍性受到破坏的迹象，几个月前，它宣布了第四种衰变类型中可能出现的偏差。就在上个月，它报告了电子和μ子（而不是τ）在相关衰变中的类似差异。所有这些汇集在一起的证据，使一个越来越令人信服的案例表明，有些东西是系统性的可疑。”巴巴尔大学发言人、维多利亚大学教授迈克尔罗尼说：“如果这些偏差是真的，如果它们没有关联，那就有点奇怪了。”
是一场革命——如果各种轻子的行为真的不同，那么如果它是真的，唯一的解释就是一些以前未被认识的力。在标准模型下，较大的粒子通过“弱力”衰变为轻子（和其他产物），这个力与引起放射性衰变的力相同。但弱力对所有轻子一视同仁。如果产生的τ比弱力产生的τ要多，那么一些未知的力，与一些未发现的伴随力载流子粒子有关，必须以有利于τ的方式分解较大的粒子。找到这样一种力和发现电磁力一样重要，尽管对我们的日常生活影响要小得多。”马里兰大学帕克学院物理学家、LHCb合作组织成员哈桑·贾瓦赫里说：“事实上，这确实构成了物理学的一场革命，毫不夸张。
”因为它的含义将是如此戏剧性，物理学家们将需要压倒性的证据，这是实验者们都清楚的一个负担。《自然评论》的主要作者、阿姆斯特丹Nikhef国家亚原子物理研究所的博士后研究员Greg Ciezarek说，轻子普遍性的侵犯“将处于提出非同寻常主张的领域”，正如谚语所说，这需要非同寻常的证据。Roney总结了这种怀疑：“你不会对标准模型下注。”
到目前为止的证据并不是空穴来风。综合所有的数据，tau/电子偏离仅仅是统计上的侥幸的概率现在约为万分之一。对于任何一个日常问题，那就足够了。但是粒子物理学家是一群持怀疑态度的人；除非有350万分之一的几率出现错误警报，否则社区不会认为一项发现得到证实。劳伦斯伯克利国家实验室理论物理学教授佐尔坦·利盖蒂说，一些“按时间顺序排列更先进”的科学家可以证明，他们以前曾被烧死过在过去，我们已经看到类似的波动来来去去去去。
鉴于轻子普遍性与理论界对标准模型裂缝可能出现的地方的预期相差甚远，这一证据更难以接受“理论家讲的是一种故事情节，”怀斯说，“而这不在故事情节中。”更糟糕的是，对轻子行为的解释似乎是临时的，并不令人满意。”Ligeti说：“这种模型能够适应……异常情况，在第一眼就看不到其他东西。”例如，它们并不能让你更进一步地理解暗物质可能是什么。
仍然，他补充道，“自然告诉我们自然是什么样子的。”物理学家们越来越多地注意到这些违反现象的持续存在，并提出了新的理论解释。实验者和理论家同样也在寻求减少现有测量的不确定性。最终，当LHCb和Belle的下一个版本产生更多数据时，最大的启示将出现。物理学家们乐观地认为，在大约五年内，我们不仅能知道这种效应是否真实，还能对其作出解释。”斯洛文尼亚卢布尔雅那大学的理论家Svjetlana Fajfer说：“如果有一个新的[力载体]粒子，[它]应该有一个质量可以到达大型强子对撞机”，意思是
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