又见新粒子,是真还是假?对撞机8月初揭晓答案

——大型强子对撞机将在8月初揭晓答案

2016年07月13日08:54  来源:科技日报
 
原标题:又见新粒子,是真还是假?

  欧洲大型强子对撞机

  去年12月16日,世界上最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机(LHC)宣布,他们所属的两大探测器紧凑渺子线圈(CMS)和超环面仪器(ATLAS)都发现了一对超高能光子,它们共带有高达750千兆电子伏特(GeV)的能量。虽然仅仅是超出曲线的几个突出的小点,但许多理论物理学家们的热情顿时被点燃了,因为现在已知的、最重的基本粒子顶夸克的能量也只不过173GeV而已。

  英国广播公司(BBC)在近日的报道中称,这可能暗示着LHC发现了一种新的、未知的大质量粒子,其质量要比欧洲核子中心CERN在2012年发现的希格斯—玻色子大6倍多,但也有科学家对此持谨慎态度。答案有可能在今年8月初揭晓。

  如为新粒子 意义重大

  如果能够证明科学家们的确发现了一种新粒子,那么将是一件令人兴奋的消息,因为广为人知的粒子物理学基础理论——著名的“标准模型”无法对我们周围的所有现象进行解释,比如暗物质,这种神秘物质占据我们所处宇宙的27%。

  BBC在报道中指出,如果这种粒子的确存在,它会衰变为两个光子,因此,其“自旋”为0或者2。在物理学中,自旋是基本粒子所具备的量子特性之一,这种性质具有很多重要的实用意义,比如应用于核磁共振成像技术。

  如果这种粒子的自旋为0,跟希格斯—玻色子一样,那么它就有可能是这种被称为“上帝粒子”的神秘粒子质量更大的近亲。如果这个粒子的自旋数为2,那么可能是一种引力子。引力子是一种目前还纯粹停留在理论层面的粒子,它赋予物质第四种力——引力。引力是物理学领域最大的未解之谜之一,标准模型也无能为力。但也有一些物理学家对使用引力子来解释引力持怀疑态度,他们支持用其他解释来阐释引力。

  科学家们还称,如果这一信号最终被确认为是一种新粒子,它将不是独一无二的。英国曼彻斯特大学粒子物理学主管史蒂芬·索德纳-雷姆邦德教授说:“理想情况下,如果这被证实是一个新‘家族’的线索,此能级或者更高能级的新粒子就可能会出现。”

  仍未有定论 尚待研究

  但也有科学家对此持谨慎态度。索德纳-雷姆邦德说:“我们需要更多数据来确认这个信号不会消失,在此之前,我们都必须非常谨慎。人们现在之所以兴奋,主要因为两台探测器都看到了这一‘蛛丝马迹’,并且位置也几乎一样,但我们仍然不能下定论。”

  在粒子物理学上,宣布一项新发现是有统计学门槛——要达到“5西格玛”的“黄金标准”,也就是说某一观测信号是假信号的可能性仅为350万分之一。

  最近数月,已有多位科学家将论文上传到论文预印本网站Arxiv,试图对这一异常情况进行解释。不过,就在过去几周内,有人在博客上撰文称,随着LHC获得更多最新数据,这一异常信号正出现消减的迹象。

  据欧洲核子研究中心官网消息,LHC实验组计划在今年8月初于美国芝加哥召开的国际高能物理大会上发布最新结果,其中将包含比现在多得多的数据。实际上,根据欧洲核子中心的消息称,大型强子对撞机在2016年内采集的数据量目前已经超过了2015年全年的数据量。

  因此,接下来的数周对于判断这个信号是否是真实信号至关重要,或许它只是一个假信号?目前不能排除这一可能性。

  尽管发现希格斯—玻色子的工作相对顺利,但这并不意味着,每年我们都能获得如此重大的发现,或许我们应该习惯于这样一种现实:宇宙还不打算这么轻易地想透露它所有的秘密。记者 刘 霞

(责编:马丽、赵竹青)

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