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據(jù)歐洲核子研究中心（CERN）官網(wǎng)25日報道，該機構(gòu)大型強子對撞機（LHC）上的緊湊繆子線圈（CMS）國際合作組宣布，他們利用CMS軌跡探測器出色的追蹤能力，首次觀察到質(zhì)子對撞中兩個光子“變身”為兩個陶子（τ）。
上世紀70年代，陶子首次在美國斯坦福加速器實驗室現(xiàn)身，但其壽命極短，對其開展精確研究相當棘手。在最新研究中，CMS合作組首次在質(zhì)子非接觸對撞中觀測到一個特殊過程：兩個光子相互作用產(chǎn)生兩個陶子，然后分別衰變?yōu)榭娮樱?span>μ）、電子或帶電π介子和中微子。
此次科學(xué)家對陶子的反常磁矩開展了迄今最精確測量。粒子的磁矩由粒子內(nèi)部（假想）磁體的強度和方向產(chǎn)生。同時，真空中存在的大量虛粒子會干擾磁矩，使其偏離預(yù)測值，因此粒子的磁矩需要在量子水平進行校正。這種量子校正被稱為反常磁矩，其大小約在0.1%的水平。
上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院教授李亮對科技日報記者解釋說：“反常磁矩對新物理效應(yīng)非常敏感。如果在誤差范圍內(nèi)，反常磁矩的理論值和實驗值不一致，就意味著標準模型之外存在著新物理現(xiàn)象。最新研究有助揭示陶子的產(chǎn)生過程及其重要物理性質(zhì)，從而驗證標準模型預(yù)測，并為探索新物理現(xiàn)象提供了新途徑。”
由于陶子壽命極短，測量其反常磁矩尤其困難，最初測量計算值是理論計算值的30倍，后被縮小到20倍。CMS合作組這一研究則將陶子反常磁矩的測量計算值縮小到僅為理論計算值的3倍，為其設(shè)置了迄今最嚴格限制。
北京大學(xué)物理學(xué)院、核物理與核技術(shù)國家重點實驗室長聘副教授王大勇團隊在這一研究中作出了突出貢獻。CMS合作組成員、博士生秦雪龍表示：“這項研究引入測量陶子反常磁矩的新方法，探測了比之前實驗更敏感的較高質(zhì)量區(qū)，并改善了已停滯20年的測量結(jié)果。”
