自從大型強子對撞機 (LHC) 的結果中首次出現新亞原子粒子的跡像以來去年12月,世界各地的物理學家一直在努力理解它。
我們現在有其實有數百篇論文試圖解釋這種新粒子如何可能存在於我們當前對物理定律的理解的背景下 - 如果它不能存在,這對當前對物理學的理解意味著什麼。
現在有四篇新論文已經發表的概述了最可能的解釋,我們只能說,如果其中任何一個被證明是正確的,我們所知道的粒子物理學將不得不經歷有史以來最重大的改革之一。
約翰霍普金斯大學理論物理學家 David Kaplan 表示:“如果這件事是真的,那麼它的影響就非常巨大。這與過去 30 年粒子物理學的情況非常不同。”在《科學新聞》上告訴艾蜜莉康諾弗。
需要立即指出的一件事——我們實際上仍然不知道這件事是真實的,還是統計上的僥倖,所以在所有這些猜測上都存在一個很大的警告,直到有人能夠證明這個明顯的“碰撞”數據中沒有錯誤。
但假設事實並非如此,這就是我們所知道的。
去年,在大型強子對撞機上進行的兩項實驗(稱為 ATLAS 和 CMS)各自獨立地得出了數據中的“凸起”,但在兩個團隊對它們進行比較之前,這似乎沒有多大意義。這些凸起在兩個實驗中完全相同,並指向一種前所未見的粒子,如果它是真實的,將會打破粒子物理學。
正如我們三月報導的那樣,兩個團隊透過在大型強子對撞機內將質子碰撞在一起而得到了這個數據轉儲,最終產生了比我們最好的物理理論可以預測的略多的高能光子(光粒子)。
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 吉電子伏特 (GeV),或大致相當於7500億電子伏。
這意味著什麼?新粒子似乎在碰撞點衰變成兩個光子(如果存在的話),現在物理學家必須弄清楚如何衰變。
如果你想確切地知道物理學家是如何處理所有這些的,現在印前網站上有 300 多篇論文,arXiv.org,只等你來細細品味,或者你也可以走直接取得原始數據,如果你真的熱衷的話。
但如果這聽起來像是你會抽出時間做的事情……永遠不會,別擔心 - 日記物理評論快報剛剛發表了四篇新論文,總結了關於這種新粒子的最佳和最可能的假設。
對於這種奇怪的數據碰撞,最可能的解釋之一是,新粒子是較小位元的集合體——就像構成原子的質子和中子是由較小的夸克組成的一樣,科諾弗在《科學新聞》上說道。
物理學家認為,某種「類夸克」粒子可以透過一種未知的力結合在一起,這可能是新粒子的基礎。 「我認為這是最適合數據的模型,」加州勞倫斯伯克利國家實驗室的理論物理學家凱瑟琳祖雷克 (Kathryn Zurek)告訴康諾弗。
您可能聽過的另一種解釋過去幾個月,新粒子可能與,只有它會在附近重12倍。
或者也許新粒子是這兩種解釋的結合——也許是希格斯粒子本身是由一堆較小的顆粒組成的。
物理學家對這種新粒子提出的第四種解釋是,它是引力子──一種假設的帶有重力的粒子。
“那真是太了不起了,”伊恩·樣本 (Ian Sample) 為衛報回到三月。 “到目前為止,引力已被證明不可能與其他粒子和力的理論一致。”
正如《科學新聞》所解釋的那樣物理學家目前在解釋數據中的神秘現象時面臨的最大挑戰是,它迄今僅以一種衰變形式顯現出來,即產生兩個光子。
羅格斯大學的理論物理學家馬修·巴克利說,如果它衰變成兩個光子,「你可能會認為它也會走向其他事物,但事實上我們沒有看到這一點,這使得許多模型很難正確」。
似乎也沒有多大意義的是,迄今為止物理學家提出的每一個解釋都沒有真正解決我們對粒子物理學的理解中現有的任何「漏洞」——例如效果是什麼是,以及希格斯玻色子的質量如何比預期低得多。
雖然許多物理學家試圖解釋新粒子的存在,但其他人幾個月來一直告訴我們不要屏住呼吸。
倫敦國王學院的物理學家、前院長約翰·艾利斯表示:「我希望它能持續下去,但我已經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。告訴衛報。 “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。”
我們只能拭目以待,但我們肯定會縮小這件事的範圍……如果它是真的的話。
您可以訪問這四篇論文物理評論快報 這裡。