欧洲核子研究中心和芬兰Jyv?skyl?的加速器实验室的实验表明，铝的一个奇异核26mAl的半径比以前认为的要大得多。刚刚发表在《物理评论快报》上的一篇论文描述了这一结果，阐明了弱力对夸克的影响——夸克是构成质子、中子和其他复合粒子的基本粒子。
在四种已知的自然基本力——电磁力、强力、弱力和引力——中，弱力可以以一定的概率改变夸克的“味道”。描述所有粒子及其相互作用的粒子物理学标准模型并没有预测这个概率的值，但是，对于给定的夸克味道，确实预测了所有可能概率的总和恰好为1。因此，概率和提供了一种检验标准模型和寻找新物理的方法:如果发现概率和不同于1，这将意味着标准模型之外的新物理。
有趣的是，涉及上夸克的概率和目前与预期的统一存在明显的张力，尽管张力的强度取决于潜在的理论计算。这个和包括下夸克、奇夸克和底夸克各自转化为上夸克的概率。
第一种可能性体现在原子核的β衰变中，一个中子(由一个上夸克和两个下夸克组成)变成一个质子(由两个上夸克和一个下夸克组成)，反之亦然。然而，由于经历β衰变的原子核的复杂结构，对这种概率的精确测定通常是不可行的。
因此，研究人员转向对核结构影响不太敏感的β衰变子集来确定概率。在描述这种“超允许”衰变所需要的几个量中，有一个是衰变核的(电荷)半径。
这就是26mAl原子核半径的新结果的来源，它经历了超允许的衰变。这一结果是在欧洲核子研究中心的ISOLDE设施和加速器实验室的IGISOL设施进行的实验中，通过测量26mAl核对激光的响应得到的。新的半径是ISOLDE和IGISOL数据集的加权平均值，它比预测的要大得多，结果是在涉及上夸克的概率和中当前表观张力的减弱。
“其他经历超允许衰变的原子核的电荷半径之前已经在ISOLDE和其他设施中测量过，并且正在努力确定IGISOL 54Co的半径，”ISOLDE物理学家和论文的主要作者Peter Plattner解释说。“但26mAl是一个相当独特的例子，尽管它是这类原子核中研究得最精确的，但它的半径到目前为止仍然未知，而且，事实证明，它比计算下夸克转化为上夸克的概率时所假设的要大得多。”
“寻找超越标准模型的新物理学，包括那些基于夸克改变味道的概率的物理学，通常是一个高精度的游戏，”欧洲核子研究中心的理论家安德烈亚斯·朱特纳说。“这一结果强调了以各种可能的方式仔细审查所有相关实验和理论结果的重要性。”
过去和现在世界范围内的粒子物理实验，包括大型强子对撞机的LHCb实验，通过确定夸克味道变化的各种可能性，已经并将继续为我们对弱力对夸克的影响的认识做出重大贡献。然而，超允许衰变的核物理实验目前为确定下夸克转变为上夸克的概率提供了最好的方法，而且在可预见的未来，这种情况很可能仍然存在。
