以新的方式将带电粒子撞击在一起

粒子加速器是一种强大的装置，它使用电磁场以接近光速的速度推进带电粒子，如电子或质子，然后将它们正面粉碎。在这些高速碰撞中眨眼间发生的事情可以告诉我们一些自然界的基本秘密。

在“物理评论快报”杂志上发表的一篇新论文中，位于圣路易斯华盛顿大学的艺术与科学物理学助理教授Bhupal Dev描述了未来的加速器如何以一种全新的方式将带电粒子碰撞在一起他们的行为。

像Dev这样的理论家正在努力勾勒出能够塑造下一代碰撞器实验方法的重要思想，例如在建造的 国际直线对撞机，或在提出的 圆形电子 - 正电子对撞机。

来自华盛顿大学的博士后研究员Yongchao Zhang和马里兰大学的Rabi Mohapatra撰写论文的Dev正在寻找一种超出粒子物理标准模型的明确信号。

“有强有力的实验证据表明，轻子部门确实存在一些新物理，”Dev说。

他和他的合作者相信一个新的对撞机可以将点状的带电粒子撞到一起，这些粒子称为轻子，没有内部结构，是寻找这种新物理的最佳选择。

这种方法不同于当今最着名的粒子加速器 - 大型强子对撞机(LHC)。由欧洲核子研究组织(欧洲核子研究中心)或欧洲核子研究中心(CERN)建造的研究人员使用大型强子对撞机来发现希格斯玻色子，这种粒子可以为所有基本粒子提供质量。

但是，有很多问题表明大型强子对撞机不适合回答。

Dev关于轻子碰撞器的新工作最初是由中微子振荡现象推动的。中微子是带电轻子的电中性对应物，并且已经观察到它们以量子力学的方式从一个物种变为另一个物种。这表明中微子的质量微小但非零。

“自从我们直接观察到中微子振荡以来，研究人员一直试图在中微子的带电兄弟中看到相同的效应，例如μ子转化为电子，”Dev说。

这将更好地理解中微子质量的产生，这很难通过与其他基本粒子相同的希格斯机制来解释。

但到目前为止，对这种罕见过程的搜索仅限于远低于新物理尺度预期的能量。

在他们的新论文中，Dev及其同事提出了如何使用新的碰撞器在高能量边界搜索轻子“味道违规”的证据 - 带电粒子转变为其他类型的带电粒子的时刻。在标准模型中，已知这些影响可以忽略不计。因此，任何积极的信号都将成为新物理学的标志。

特别是，他们提出了一种可能性，这种可能性是由于存在可能导致微小中微子质量的新型希格斯玻色子而产生的。

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