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又見新粒子，是真還是假？

2016年07月13日01:29 科技日報

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　　■今日視點

　　本報記者劉霞

　　去年12月16日，世界上最大的粒子加速器——歐洲大型強子對撞機（LHC）宣佈，他們所屬的兩大探測器緊湊渺子線圈（CMS）和超環面儀器（ATLAS）都發現了一對超高能光子，它們共帶有高達750千兆電子伏特（GeV）的能量。雖然僅僅是超出曲線的幾個突出的小點，但許多理論物理學家們的熱情頓時被點燃了，因為現在已知的、最重的基本粒子頂夸克的能量也只不過173GeV而已。

　　英國廣播公司（BBC）在近日的報道中稱，這可能暗示著LHC發現了一種新的、未知的大品質粒子，其品質要比歐洲核子中心CERN在2012年發現的希格斯—玻色子大6倍多，但也有科學家對此持謹慎態度。答案有可能在今年8月初揭曉。

　　如為新粒子意義重大

　　如果能夠證明科學家們的確發現了一種新粒子，那麼將是一件令人興奮的消息，因為廣為人知的粒子物理學基礎理論——著名的“標準模型”無法對我們周圍的所有現象進行解釋，比如暗物質，這種神秘物質佔據我們所處宇宙的27%。

　　BBC在報道中指出，如果這種粒子的確存在，它會衰變為兩個光子，因此，其“自旋”為0或者2。在物理學中，自旋是基本粒子所具備的量子特性之一，這種性質具有很多重要的實用意義，比如應用於核磁共振成像技術。

　　如果這種粒子的自旋為0，跟希格斯—玻色子一樣，那麼它就有可能是這種被稱為“上帝粒子”的神秘粒子品質更大的近親。如果這個粒子的自旋數為2，那麼可能是一種引力子。引力子是一種目前還純粹停留在理論層面的粒子，它賦予物質第四種力——引力。引力是物理學領域最大的未解之謎之一，標準模型也無能為力。但也有一些物理學家對使用引力子來解釋引力持懷疑態度，他們支援用其他解釋來闡釋引力。

　　科學家們還稱，如果這一信號最終被確認為是一種新粒子，它將不是獨一無二的。英國曼徹斯特大學粒子物理學主管史蒂芬·索德納-雷姆邦德教授説：“理想情況下，如果這被證實是一個新‘家族’的線索，此能級或者更高能級的新粒子就可能會出現。”

　　仍未有定論尚待研究

　　但也有科學家對此持謹慎態度。索德納-雷姆邦德説：“我們需要更多數據來確認這個信號不會消失，在此之前，我們都必須非常謹慎。人們現在之所以興奮，主要因為兩台探測器都看到了這一‘蛛絲馬跡’，並且位置也幾乎一樣，但我們仍然不能下定論。”

　　在粒子物理學上，宣佈一項新發現是有統計學門檻——要達到“5西格瑪”的“黃金標準”，也就是説某一觀測信號是假信號的可能性僅為350萬分之一。

　　最近數月，已有多位科學家將論文上傳到論文預印本網站Arxiv，試圖對這一異常情況進行解釋。不過，就在過去幾週內，有人在部落格上撰文稱，隨著LHC獲得更多最新數據，這一異常信號正出現消減的跡象。

　　據歐洲核子研究中心官網消息，LHC實驗組計劃在今年8月初于美國芝加哥召開的國際高能物理大會上發佈最新結果，其中將包含比現在多得多的數據。實際上，根據歐洲核子中心的消息稱，大型強子對撞機在2016年內採集的數據量目前已經超過了2015年全年的數據量。

　　因此，接下來的數周對於判斷這個信號是否是真實信號至關重要，或許它只是一個假信號？目前不能排除這一可能性。

　　儘管發現希格斯—玻色子的工作相對順利，但這並不意味著，每年我們都能獲得如此重大的發現，或許我們應該習慣於這樣一種現實：宇宙還不打算這麼輕易地想透露它所有的秘密。

(責任編輯：羅伯特)

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