自从大型强子对撞机 (LHC) 的结果中首次出现新亚原子粒子的迹象以来去年12月,世界各地的物理学家一直在努力理解它。
我们现在有实际上有数百篇论文试图解释这种新粒子如何可能存在于我们当前对物理定律的理解的背景下 - 如果它不能存在,这对当前对物理学的理解意味着什么。
现在有四篇新论文已经发表的概述了最可能的解释,我们只能说,如果其中任何一个被证明是正确的,我们所知道的粒子物理学将不得不经历有史以来最重大的改革之一。
约翰·霍普金斯大学理论物理学家 David Kaplan 表示:“如果这件事是真的,那么它的影响就非常巨大。这与过去 30 年粒子物理学的情况非常不同。”在《科学新闻》上告诉艾米丽·康诺弗。
需要立即指出的一件事——我们实际上仍然不知道这件事是真实的,还是统计上的侥幸,所以在所有这些猜测上都存在一个很大的警告,直到有人能够证明这个明显的“碰撞”数据中没有错误。
但假设事实并非如此,这就是我们所知道的。
去年,在大型强子对撞机上进行的两项实验(称为 ATLAS 和 CMS)各自独立地得出了数据中的“凸起”,但在两个团队对它们进行比较之前,这似乎没有多大意义。这些凸起在两个实验中完全相同,并指向一种前所未见的粒子,如果它是真实的,将会打破粒子物理学。
正如我们三月份报道的那样,两个团队通过在大型强子对撞机内将质子碰撞在一起而获得了这个数据转储,最终产生了比我们最好的物理理论可以预测的略多的高能光子(光粒子)。
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),或者大致相当于7500亿电子伏。
这意味着什么?新粒子似乎在碰撞点衰变成两个光子(如果存在的话),现在物理学家必须弄清楚如何衰变。
如果你想确切地知道物理学家是如何处理所有这些的,现在印前网站上有 300 多篇论文,arXiv.org,只等你来细细品味,或者你也可以走直接获取原始数据,如果你真的热衷的话。
但如果这听起来像是你会抽出时间做的事情……永远不会,别担心 - 日记物理评论快报刚刚发表了四篇新论文,总结了关于这种新粒子的最佳和最可能的假设。
对于这种奇怪的数据碰撞,最可能的解释之一是,新粒子是较小比特的集合体——就像构成原子的质子和中子是由较小的夸克组成的一样,科诺弗在《科学新闻》上说道。
物理学家认为,某种“类夸克”粒子可以通过一种未知的力结合在一起,这可能是新粒子的基础。 “我认为这是最适合数据的模型,”加州劳伦斯伯克利国家实验室的理论物理学家凯瑟琳·祖雷克 (Kathryn Zurek)告诉康诺弗。
您可能听说过的另一种解释过去几个月,新粒子可能与,只有它会在附近重12倍。
或者也许新粒子是这两种解释的结合——也许是希格斯粒子本身是由一堆更小的颗粒组成的。
物理学家对这种新粒子提出的第四种解释是,它是引力子——一种假设的带有重力的粒子。
“那真是太了不起了,”伊恩·样本 (Ian Sample) 为卫报回到三月。 “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。”
正如《科学新闻》所解释的那样物理学家目前在解释数据中的神秘现象时面临的最大挑战是,它迄今为止仅以一种衰变形式显现出来,即产生两个光子。
罗格斯大学的理论物理学家马修·巴克利说,如果它衰变成两个光子,“你可能会认为它也会走向其他事物,但事实上我们没有看到这一点,这使得许多模型很难正确”。
似乎也没有多大意义的是,迄今为止物理学家提出的每一个解释都没有真正解决我们对粒子物理学的理解中现有的任何“漏洞”——比如效果是什么是,以及希格斯玻色子的质量如何比预期低得多。
虽然许多物理学家试图解释新粒子的存在,但其他人几个月来一直告诉我们不要屏住呼吸。
伦敦国王学院的物理学家、前院长约翰·埃利斯表示:“我希望它能持续下去,但我已经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。” CERN 的理论,告诉卫报。 “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。”
我们只能拭目以待,但我们肯定会缩小这件事的范围……如果它是真的的话。
您可以访问这四篇论文物理评论快报 这里。