對大型強子對撞機 (LHC) 發出的奇怪閃光進行新調查的結果回到十二月剛剛在義大利的一次會議上宣布了這一消息,物理學家們感到謹慎興奮,因為它們可能是新粒子的跡象,可能會打破物理學的。
雖然仍需要進一步的實驗來確認這種明顯過量的光子是否確實是新粒子的證據,但沒有人能夠反駁物理學家所看到的事實這一事實暗示我們可能即將發現一些非凡的東西。倫敦國王學院的物理學家、歐洲核子研究組織(CERN) 前理論負責人約翰·埃利斯(John Ellis) 表示:「如果這件事被證明是真的,那麼它的粒子物理學里氏等級為10。告訴衛報。 “一個人的興奮計完全壞了。”
在你們把自己的興奮計設定為「天哪!」之前,讓我們回顧一下這裡剛剛發生的事情,因為雖然這些可能是正在發生的巨大事情的跡象,但它們也可能什麼都不是——只是最瘋狂的統計巧合。
“我希望它能夠持續下去,但我看到瞭如此多的影響來來去去,我不得不說,我內心並不十分樂觀,”埃利斯說。“如果這是真的,那將是一個非常奇妙的發現,因為它是出乎意料的,而且因為它將是新物質形式的冰山一角。”
十二月回來2018 年12 月,物理學家們議論紛紛,稱大型強子對撞機的兩個主要探測器Atlas 和CMS 都在其數據中發現了相同的小“光點”,而這些“光點”無法用我們目前對物理定律的理解來解釋。
當質子在這些巨大的探測器內碰撞在一起時,反應產生的高能量光子(輕粒子)比我們最好的物理理論預測的要多一些,伊恩·樣本 (Ian Sample) 解釋於衛報。
具體來說,CMS 和 ATLAS 探測器都記錄了特定能階的活動峰值,相當於大約 750 吉電子伏 (GeV),即約 7,500 億電子伏。
這種無法解釋的訊號隱藏在這些質子與質子碰撞的碎片中,可能是新粒子的跡象,該粒子類似於物理學家團隊分析了去年公佈的數據,但它的重量大約是它的 12 倍,質量為 1,500 GeV。
在發現時,一些物理學家將這種假設的新粒子稱為希格斯粒子是更重的表弟。其他人則認為光點可能意味著希格斯玻色子本身是由一堆較小的粒子組成的。
或許這些都是引力子存在的跡象──引力子是一種假設的引力攜帶力粒子。 「這將是真正了不起的:到目前為止,重力已被證明不可能與其他粒子和力的理論一致,」樣品說。
這是令人興奮的結果,自 12 月以來,超過200篇論文已經發表了討論它們可能意味著什麼,但是我們需要比兩個探測器中類似的光點更多的東西才能確定這是否是新粒子的「真實」證據,或者只是一個統計錯誤。
簡而言之,如果它沒有出現在兩個探測器中,實驗背後的物理學家可能根本不會提及它。
「當考慮到所有的統計影響時…Atlas 數據中的波動大約有 93 分之一的幾率是僥倖,遠高於 350 萬分之一的純粹偶然概率,即 5 -sigma,被認為是發現的黃金標準,”丹尼斯·奧弗拜為紐約時報回到十二月。 “這可能不足以在演講中進行展示,除非歐洲核子研究中心的競爭團隊 CMS 在同一個地方發現了一個凹凸。”
現在,三個月後,CMS 和 ATLAS 團隊仔細梳理了他們的數據,並在上週於義大利舉行的粒子物理會議上展示了他們最新的分析結果。
在收集了更多數據並一遍又一遍地重新校準12 月份的結果後,兩個團隊都不能將這種異常視為統計錯誤,這對於每個希望這是大事開始的人來說都是個好消息。壞消息是他們仍然無法解釋它,並且在我們稱之為“發現”之前他們仍然需要更多的證據。
有趣的是,雖然 CMS 實驗所拾取的多餘光子現在變得稍微更加重要,但由於新分析的結果,ATLAS 看到的重要性實際上有所下降,讓許多人思考這實際上意味著什麼。
飾演達維德·卡斯特爾維奇和伊莉莎白·吉布尼報告自然,對 CMS 凸起統計顯著性的新分析現已從 1.2 西格瑪上升至 1.6 西格瑪,而 ATLAS 的統計顯著性在修正後目前為 1.9 西格瑪。
樣品說1.9 西格瑪效應偶然出現的幾率與連續翻轉五個正面的幾率相同-很難,但並非不可能。根據科學規則,只有達到 5 個西格瑪標記(相當於連續擲出 21 個正面),你才能說某件事是一項發現。
我們現在又要開始等待了,但時間不會太長。 LHC 將於下週從冬眠中醒來,並於 4 月底再次啟動並運行,這意味著更多的質子與質子碰撞,以及更多的數據可供 ATLAS 和 CMS 團隊證明或反駁他們的結果。
正如卡斯特爾維奇和吉布尼所寫自然,「到 6 月,或最遲 8 月,CMS 和 ATLAS 應該有足夠的數據來消除統計波動(如果這是多餘的),或者確認一個發現”,我們已經等不及了。留意這個空間。