新数据表明:大型强子对撞机未发现更重粒子

2016年08月10日09:35  来源:科技日报
 

近8个月来,物理学家们一直在等待一个潜在新粒子的确认,其或可改变整个理论物理界的“版图”。但现在看来,这个新粒子信号竟是镜花水月,出现的结果不过是统计上的巧合而已。

去年12月16日,世界上最大粒子加速器——欧核中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)报告,可能发现了一个完全出乎意料的新粒子。对撞机团队宣布,他们麾下的两大探测器紧凑渺子线圈和超环面仪器(ATLAS)都发现了一对超高能光子,共带有高达750千兆电子伏特(GeV)的能量。这一结果是根据大型强子对撞机在去年4月到11月间收集的数据得出的,在此期间,LHC经过重启并把质子对撞的能量提高了一倍。

尽管此次信号显示的只是超出曲线的几个小点,但该迹象的不同寻常之处令理论物理学界一度沸腾。因为迄今为止,已知最重的基本粒子顶夸克的能量,也只不过才173GeV而已。如果新粒子被证实,可能意味着对撞机发现了一种未知的全新大质量粒子,而其质量要比欧核中心在2012年发现的希格斯玻色子大6倍。更重要的是,这个粒子很可能是一个“领路者”,它会成为一个“新粒子家族”最初的线索,此后更高能级的新粒子也会随之出现。

让物理学家们兴奋的另一个原因是,大型强子对撞机的两大探测器CMS和ATLAS似乎都瞄到了这一“蛛丝马迹”,并且位置也几乎一样,只是CMS上的信号要微弱一些。发现信号几个月来,有许许多多科学家将个人看法上传到论文预印本网站Arxiv以尝试对这一不寻常的情况进行解释,至今已提出了超过500种可能。

不过,随时间推移,对这份新粒子报告的质疑声也逐渐增多。一些人认为,很有可能对撞实验检测到的只是“假信号”,研究团队必须拿出更多数据来确认这一信号不会消失,在此之前不应乱加猜测。而就在7月份,已有人在自己的科学博客上撰文称,随着大型强子对撞机收集数据的增多,这一异常信号正出现消减的迹象。

现在,人们的希望彻底化为乌有——据美国《大众科学》和英国《新科学家》杂志网站消息,从对撞机的紧凑渺子线圈(CMS)探测器收集的统计结果显示,新的数据并不支持原有发现,即并未从新数据中发现任何能量激增/跳跃现象。

在这份最新的分析报告中,CMS探测器的科学家已将重启前的数据包含进来,数据量增加了23%,他们还对所有数据进行了重新校准。这些额外的数据显示,新粒子的信号已然消失,此前结果只是缘于统计波动。日前于美国芝加哥举行的国际高能物理大会上,CMS和ATLAS团队的成员报告了这一结论。

团队成员表示,现已可以说在去年12月份关于新型粒子的发现仅为巧合,他们对此失望但并不吃惊,因为仅通过少量的数据,时常会导致类似的结果。

对于理论物理学家来说,假想新粒子的丢失,意味着此次他们在寻找超出标准模型以外的物理上一无所获。众所周知,粒子物理学基础理论,即著名的“标准模型”是不完整的,它没有对我们周围的所有现象进行解释。现在,物理学家们必须耐心等待大型强子对撞机给粒子界带来下一波冲击。

不过,CMS探测器发言人在高能物理大会上说:“我们的狩猎才刚刚开始。”至于非标准模型物理,只要它存在,就会被发现。对此与会物理学家们的普遍态度是,一切只是时间问题。 (张梦然)

(责编:魏艳、赵竹青)

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