在歐洲核子研究中心(CERN)的顶夸对论大型強子對撞機(LHC)上,緊湊繆子線圈、克遵合作組進行了一項研究,循狭旨在檢驗頂誇克是义相否遵循愛因斯坦的狹義相對論,而狹義相對論通過了這一最強加速器測驗。通过研究成果發表在最新一期的最强《物理學快報B》期刊上。
120年前,测验愛因斯坦提出了狹義相對論,顶夸对论它與量子力學共同構成了粒子物理學標準模型的克遵基礎。這一模型的循狭核心是洛倫茲對稱性,即實驗結果不應依賴於實驗的义相方向或速度。盡管曆經多次試圖推翻它的通过嚐試,狹義相對論依然穩固。最强然而,测验某些理論如特定的顶夸对论弦理論模型預測,在極高能量下,狹義相對論可能不再適用,實驗觀測結果可能會受時空方向的影響。
由於地球自轉,LHC中質子束的方向以及由此產生的頂誇克的方向也會隨之變化。雖然LHC中的質子束在空間中的方向固定,但隨著地球旋轉,這些束流及產生的粒子相對於地麵觀察者的方向會發生改變。
如果自然界存在一個特殊的時空方向偏好(這與狹義相對論不符),那麽頂誇克對的產生速率將隨地球相對於實驗位置的變化而在一天內有所不同。這種變化暗示著洛倫茲對稱性的破壞,意味著需要超越愛因斯坦理論的新物理學解釋。
此次,團隊通過分析頂誇克對在LHC上的產生情況,尋找洛倫茲對稱性破缺的跡象。如果實驗結果確實受到實驗方向的影響,則頂誇克對的產生速率應隨時間而變化。然而,團隊在分析LHC第二次運行期間收集的數據後發現,無論何時進行實驗,頂誇克對的產生速率均保持不變。
這一結果表明,在時空中沒有檢測到任何優先方向,洛倫茲對稱性成立,愛因斯坦的狹義相對論依然有效。該發現為未來利用LHC第三次運行期間收集的頂誇克數據繼續探索洛倫茲對稱性破缺奠定了基礎,並為涉及其他重粒子(如希格斯玻色子、W玻色子和Z玻色子)的研究開辟了新的道路。