对大型强子对撞机 (LHC) 发出的奇怪闪光进行新调查的结果回到十二月刚刚在意大利的一次会议上宣布了这一消息,物理学家们感到谨慎兴奋,因为它们可能是新粒子的迹象,可能会打破物理学的。
虽然仍需要进一步的实验来确认这种明显过量的光子是否确实是新粒子的证据,但没有人能够反驳物理学家所看到的事实这一事实暗示我们可能即将发现一些非凡的东西。伦敦国王学院的物理学家、欧洲核子研究组织 (CERN) 前理论负责人约翰·埃利斯 (John Ellis) 表示:“如果这件事被证明是真实的,那么它的粒子物理学里氏等级为 10。”告诉卫报。 “一个人的兴奋计完全坏了。”
在你们把自己的兴奋计设置为“天哪!”之前,让我们回顾一下这里刚刚发生的事情,因为虽然这些可能是正在发生的巨大事情的迹象,但它们也可能什么都不是——只是最疯狂的统计巧合。
“我希望它能够持续下去,但我看到了如此多的影响来来去去,我不得不说,我内心并不十分乐观,”埃利斯说。“如果这是真的,那将是一个非常奇妙的发现,因为它是出乎意料的,而且因为它将是新物质形式的冰山一角。”
十二月回来2018 年 12 月,物理学家们议论纷纷,称大型强子对撞机的两个主要探测器 Atlas 和 CMS 都在其数据中发现了相同的小“光点”,而这些“光点”无法用我们目前对物理定律的理解来解释。
当质子在这些巨大的探测器内碰撞在一起时,反应产生的高能光子(轻粒子)比我们最好的物理理论预测的要多一些,伊恩·样本 (Ian Sample) 解释于卫报。
具体来说,CMS 和 ATLAS 探测器都记录了特定能级的活动峰值,相当于大约 750 吉电子伏 (GeV),即大约 7500 亿电子伏。
这种无法解释的信号隐藏在这些质子与质子碰撞的碎片中,可能是一种新粒子的迹象,该粒子类似于物理学家团队分析了去年公布的数据,只是它的重量大约是它的 12 倍,质量为 1,500 GeV。
在发现时,一些物理学家将这种假设的新粒子称为希格斯粒子是更重的表弟。其他人认为光点可能意味着希格斯玻色子本身是由一堆较小的粒子组成的。
或者也许这些是引力子存在的迹象——引力子是一种假设的引力携带力粒子。 “这将是真正了不起的:到目前为止,引力已被证明不可能与其他粒子和力的理论相一致,”样品说。
这是令人兴奋的结果,自 12 月以来,超过200篇论文已经发表了讨论它们可能意味着什么,但是我们需要比两个探测器中类似的光点更多的东西才能确定这是否是新粒子的“真实”证据,或者只是一个统计错误。
简而言之,如果它没有出现在两个探测器中,实验背后的物理学家可能根本不会提及它。
“当考虑到所有的统计影响时……Atlas 数据中的波动大约有 93 分之一的几率是侥幸,远高于 350 万分之一的纯粹偶然概率,即 5 -sigma,被认为是发现的黄金标准,”丹尼斯·奥弗拜为纽约时报回到十二月。 “这可能不足以在演讲中进行展示,除非欧洲核子研究中心的竞争团队 CMS 在同一个地方发现了一个凹凸。”
现在,三个月后,CMS 和 ATLAS 团队仔细梳理了他们的数据,并在上周于意大利举行的粒子物理会议上展示了他们最新的分析结果。
在收集了更多数据并一遍又一遍地重新校准 12 月份的结果后,两个团队都不能将这种异常视为统计错误,这对于每个希望这是大事开始的人来说都是个好消息。坏消息是他们仍然无法解释它,并且在我们称之为“发现”之前他们仍然需要更多的证据。
有趣的是,虽然 CMS 实验拾取的多余光子现在变得稍微更加重要,但由于新分析的结果,ATLAS 看到的重要性实际上有所下降,让许多人思考这实际上意味着什么。
饰演达维德·卡斯特尔维奇和伊丽莎白·吉布尼报告自然,对 CMS 凸起统计显着性的新分析现已从 1.2 西格玛上升至 1.6 西格玛,而 ATLAS 的统计显着性在修正后目前为 1.9 西格玛。
样品说1.9 西格玛效应偶然出现的几率与连续翻转五个正面的几率相同——很难,但并非不可能。根据科学规则,只有达到 5 西格玛标记(相当于连续掷出 21 个正面),你才能说某件事是一项发现。
我们现在又要玩等待游戏了,但时间不会太长。 LHC 将于下周从冬眠中醒来,并于 4 月底再次启动并运行,这意味着更多的质子与质子碰撞,以及更多的数据可供 ATLAS 和 CMS 团队证明或反驳他们的结果。
正如卡斯特尔维奇和吉布尼所写自然,“到 6 月,或者最迟 8 月,CMS 和 ATLAS 应该有足够的数据来消除统计波动(如果这是多余的),或者确认一个发现”,我们已经等不及了。留意这个空间。