CERN NA62实验：搜索K+衰变中轻子数违反

"搜索违反衰变的轻子数" 在粒子物理学领域，轻子数守恒是基本的物理定律之一，它意味着在任何物理过程中，轻子的总数（电子、μ子和τ子以及它们的反粒子）必须保持不变。这个概念是基于标准模型（SM）的，标准模型是描述基本粒子及其相互作用的理论框架。然而，近年来的研究表明，中微子的质量并非零，这暗示了可能存在的中微子振荡现象，即中微子可以转变成其他类型的中微子，这一发现对轻子数守恒提出了挑战。 CERN的NA62实验，全称为“Neutrino Anomalous Magnetic Moment to the K-decay”实验，是专门设计来研究高精度的K介子衰变的，以此探索超出标准模型的新物理现象。实验报告利用2017年收集的数据样本，搜寻了两种违反轻子数守恒的衰变过程：K+→π-e+ e+ 和 K+→π-μ+μ+。这两种衰变都涉及到轻子数的净变化，如果被观测到，将直接证明轻子数守恒定律的失效，并可能揭示新的物理机制。 NA62实验中，没有观察到这两种衰变的信号，这意味着它们的发生频率非常低。根据90%的置信水平，实验设定了这两个衰变分支比的上限，分别为2.2×10^-10和4.2×10^-11。这些上限比之前报告的测量结果有了显著的提高，分别是3倍和2倍的改善。这表示尽管目前没有直接证据显示轻子数守恒被违反，但实验的精度已经足够高，能够更严格地限制这种可能性。 这些结果对于理解宇宙的基本规律至关重要，因为轻子数守恒的违反可能与一些重要的物理问题相关，如中微子的质量生成机制、宇宙中的物质-反物质不对称性，甚至可能是暗物质的本质。此外，这些实验还对寻找可能存在的超出标准模型的新粒子，如超对称粒子或额外维度的证据，提供了有价值的限制。 实验结果的发表遵循了开放获取的原则，这使得全球的科学家都能够免费访问并利用这些数据进行进一步的研究。通过这样的合作和开放科学，物理学家们可以共同推进我们对自然界的理解，尤其是在粒子物理学这样前沿且复杂的领域。 NA62实验对违反衰变的轻子数的搜索，不仅深化了我们对标准模型的认识，而且对可能存在的新物理现象进行了严格的限制。随着实验技术的不断进步和数据收集的增加，未来有可能会揭示出更多关于轻子数守恒和粒子物理新领域的信息。