作者:冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2016/3/31 7:55:35
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雾里看花“新粒子”
新分析进一步强化神秘光子证据

形成携带特定能量的两个光子的粒子撞击在LHC出人意料的普遍。

图片来源:CERN/CMS Collaboration

全世界最大的粒子加速器产生的新神秘粒子的证据进一步得到强化。3个月前,大型强子对撞机(LHC)的粒子撞击产生的额外光子引起物理学界一片骚动。现在,LHC一项实验产生的新数据让这一信号变得更加值得注意,但现在仍不能确切地称其为一项发现。

去年12月,物理学家宣布,他们发现了一对额外的γ射线光子,其能量大约为750千兆电子伏。数据来自ATLAS(回型LHC实验装置)和CMS(紧凑型μ子螺旋型磁谱仪),它们是位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)粒子物理实验室27公里长的LHC上的两个最大探测器。

根据3月17日在意大利拉特乌伊莱一次会议上的最新分析报告,CMS实验观察到的额外光子现在变得更值得注意。但是让很多人沮丧的是,对ATLAS实验同一天的分析报告并未包含新的数据,因此没能对这种神秘额外光子的存在状态作出任何改变。事实上,分析表明ATLAS看到的现象并不客观,仅是对此前的数据集更加保守的解释,法国国家科学研究中心理论物理实验室物理学家Marco Delmastro在解释关于ATLAS的报告时说。

最新CMS分析采用的数据集比去年12月报告的实验规模大了22%,因为其中包含了LHC在2015年早期的对撞结果,当时由于该装置冷却系统发生故障,探测器的磁场装置被关停。磁场会影响探测器的电子,因为在没有磁场的背景下收集的数据需要仔细分开校正。“好消息是,我们现在拥有几乎和ATLAS一样多的数据。”美国新泽西州普林斯顿大学物理学家、CMS物理协调员James Olsen说。

CMS团队还重新校正了全部数据集,研究人员通常会在每次运行结束后进行这项工作,以了解放射性如何影响他们的测量。

加上额外的数据以及调整后的校正,CMS撞击的统计显著性已经从1.2上升到1.6西格马,瑞士联邦理工学院物理学家Pasquale Musella在会议上说。“其额外光子上升是一个充满希望的信号。”Delmastro针对CMS的研究结果说,“但是也有必要审慎对之。数据是无情的情人。”他引用罗伯特·海因莱因的小说补充说。

CMS所报告的显著性仍然远低于物理学家称之为一项发现的门槛:5西格马,或者数据统计结果中的信号达到3/1000万的几率。此外,尽管计算考虑了“在别处找答案”的效应(在此过程中,偏离预期更可能出现在探索大范围能量时,而不是在寻找具体的、已成立的窗口时),但却没有考虑光子只是LHC物理学家测试的重要最终产品之一,巴黎第十一大学线性加速实验室物理学家、ATLAS物理协调员Marumi Kado警告说。然而,进行多次搜寻会增加至少一种类似“渠道”可能包含一些统计波动的几率。

随着拉特乌伊莱会议的召开,还可能出现更多关于额外光子的线索:由于粒子还会衰退成两个光子之外的其他物质,因此其他探测可能也会出现意外发现。到目前为止,类似的探测包括CERN早些时候的一项报告都一无所获,但是物理学家表示,2015年的数据集可能规模过小,难以在其他衰变模式中发现意外收获。

如果额外光子真的是一种粒子,它很有可能是从未有人预测到的玻色子——与基本作用力相关联的一种粒子。LHC以及其他机构的物理学家表示,这项发现可能是自1975年意外发现轻子以来,在粒子物理学领域最大的发现。相比之下,2012年发现的希格斯玻色子是由标准粒子物理模型预测的。“它很有可能是在标准模型之外在对撞实验中发现的首个粒子。”Olsen说,“如果它确实是新信号,那么将蕴涵着令人难以置信的趣味。”Kado说:“它将会打开如此多的可能性,如此多的问题。研究它将会是奇妙的经历。”(冯丽妃)

《中国科学报》 (2016-03-31 第3版 国际)
 
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2016/3/31 19:03:31 MareNostrums
你们科学网编辑真的以为寡人只有本科生水平么?听说过么:鹰可以飞得比鸡还低,鸡永远飞不了鹰那么高哦!呵呵呵呵!
2016/3/31 18:48:03 MareNostrums
说实在话,这还真的没甚大不列颠。

除非他cern撞出一种波函数不是简谐正弦波(也就是说自由实光子的波函数ψ[x,t]≠e^(1/ih*(p*x-E*t)))的自由实光子还差不多。注意哦,是“自由”的“实”光子哦!不是量子场论里说的那个“虚光子”哦!呵呵呵!
科学网滴编辑是智障吧?!!连数学括号咋个用都不会懂?!!真是渣货!呸!
2016/3/31 15:39:47 MareNostrums
说实在话,这还真的没甚大不列颠。

除非他cern撞出一种波函数不是简谐正弦波(也就是说自由实光子的波函数ψ[x,t]≠e^1/ih*(p*x-E*t))的自由实光子还差不多。注意哦,是“自由”的“实”光子哦!不是量子场论里说的那个“虚光子”哦!呵呵呵!
2016/3/31 15:35:33 MareNostrums
说实在话,这还真的没甚大不列颠。

除非他cern撞出一种波函数不是简谐正弦波(也就是说自由光子的波函数ψ[x,t]≠Sin[p*x-E*t])的自由实光子还差不多。注意哦,是“自由”的“实”光子哦!不是量子场论里说的那个“虚光子”哦!呵呵呵!
2016/3/31 15:04:01 MareNostrums
到底是哪几种粒子撞出来的额外光子?!
目前已有7条评论
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