LHCb團隊在分析了多達6500億次B介子衰變的數據後,發現了顯著的異常 。測量到的衰變機率(分支比)和描述衰變產物角分佈的觀測量,在多個運動學區間內都系統性地低於標準模型的理論預測。這表明,可能有某種未知的粒子或作用力參與其中,干擾了這個衰變過程。
值得注意的是,LHC上的另一個大型探測器**緊湊渺子線圈(CMS)**也曾獨立觀察到類似的偏差,這大大增強了此異常並非實驗誤差的信心 。
在粒子物理學領域,對新現象的宣稱有著極其嚴格的標準。統計顯著性代表了觀測到的現象純粹由隨機雜訊引起的可能性。
目前,LHCb觀測到的「企鵝衰變」異常,其統計顯著性達到了約4個標準差(4σ)。這表示,這個結果是由統計波動造成的機率僅為一萬六千分之一左右 。雖然這是非常強烈的證據,但它仍未跨過粒子物理學界公認的「發現」黃金標準——5σ(對應的巧合機率約為三百五十萬分之一)。
LHCb合作組織對此極為謹慎,他們明確表示,雖然張力持續存在,但「需要更多數據來確定其本質」。要將這個4σ的「證據」提升為5σ的「發現」,就必須收集更多數據,而這正是下一代實驗升級的目標。
如果這個異常最終被證實,那麼最有可能的「幕後黑手」是什麼?理論學家提出了多種模型,其中呼聲最高的是名為Z'玻色子的假想粒子 。
Z'玻色子可以被理解為標準模型中Z玻色子的「重量級表親」,是一種假想的重中性規範玻色子,普遍存在於許多試圖拓展標準模型的理論中(如大統一理論或額外維度理論)。它的獨特之處在於,可能對不同「代」的輕子有不同的耦合強度。
這恰好能完美解釋LHCb的核心發現之一:輕子味普適性破壞。標準模型預測,B介子衰變為電子和渺子的機率應該幾乎相同。但LHCb的數據顯示,與渺子相關的衰變頻率似乎被抑制了,這暗示可能存在一個像Z'這樣對渺子「另眼相看」的新粒子 。其他可能人選還包括能連結夸克與輕子的輕子夸克,或是某種假想的S(標量)玻色子,但目前Z'模型對數據的角分佈與衰變率模式的擬合度最高。
就在物理學家們試圖從更多的數據中尋找答案時,一個巨大的障礙從意想不到的地方出現了。2025年年底,英國政府的研究與創新機構(UKRI)發函通知CERN,將不再優先資助LHCb的下一代關鍵升級「LHCb Upgrade II」的基礎設施經費。
原先,英國已從其UKRI基礎設施基金中撥款4940萬英鎊,用於涵蓋至2033年的LHCb2030+項目 。然而,這只是英國更大規模科研預算刪減的一部分。整體而言,英國物理學界正面臨超過2.5億英鎊的經費削減,各研究團隊平均面臨30%的預算下修,部分團隊甚至可能高達60% 。
LHCb Upgrade II是高亮度大型強子對撞機(HL-LHC)時代的核心升級之一,造價約1.5億英鎊,能夠讓探測器承受更高的粒子碰撞率,從而累積足夠的數據來驗證這些微弱的異常訊號 。若失去英國這筆關鍵資金,LHCb實驗極有可能在2033年便必須終止運作,無法在整個HL-LHC的黃金數據產出期(直至2040年)內運行 。這幾乎等同於直接宣告,人類將失去在此關鍵領域將4σ異常推向確定性發現的機會。英國物理學界的領袖與國際合作者們對此發出嚴厲警告,稱此舉將對英國乃至全球的粒子物理學研究造成「災難性」的打擊 。