物理学家可能很快就会知道一种潜在的新亚原子粒子是否超出了他们最疯狂的梦想——或者它是否存在。
去年 12 月，大型强子对撞机出现了有关新粒子的迹象。理论家们已经撰写了数百篇论文，试图解释这种粒子的存在——假设这不是统计上的侥幸。科学家们现在开始集中精力寻找最可能的解释。
“如果这件事是真的，那就太严重了。这与过去 30 年粒子物理学的情况非常不同，”约翰·霍普金斯大学的理论物理学家 David Kaplan 说道。
这一猜测是由欧洲核子研究中心大型强子对撞机的两个实验（ATLAS 和 CMS）数据的微妙波动引发的。SN：2016 年 1 月 9 日，第 14 页7）。这个凸起表明有一种新粒子衰变成两个光子，但该粒子可能是什么尚不清楚——它的特性与科学家的预期不符。
“据我所知，没有人预测过这种粒子的存在，”伦敦国王学院的约翰·埃利斯说。 “桌子上有一道菜没人记得点过。”
arXiv.org 上的 300 多篇在线论文试图解释潜在粒子的起源，并于 4 月 12 日，物理评论快报发表了四篇论文，精选来给大家感受一下可以解释观察结果的理论种类。
科学家表示，最合理的解释之一是，粒子是一种复合材料，由更小的成分组成，就像质子和中子由夸克组成一样。强核力将夸克束缚在这些核子中；新粒子将由通过新型强力结合在一起的类夸克粒子组成。 “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·祖雷克说。
该粒子也可能类似于 2012 年在大型强子对撞机上发现的希格斯玻色子（SN：2012 年 7 月 28 日，第 14 页5）——但质量是原来的六倍。还有其他理论认为，可能的新粒子是引力子，人们相信它可以传递重力。设计理论或模型来解释新粒子的起源的最大限制是，迄今为止它仅以一种衰变形式显现出来，即产生两个光子。新泽西州皮斯卡塔韦市罗格斯大学的理论物理学家马修·巴克利 (Matthew Buckley) 表示，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，而事实上我们没有看到这一点，这使得许多模型很难被证明是可行的。”正确的。”
另外令人费解的是，该粒子似乎并不能轻易解决粒子物理学的任何主要谜团。它没有为暗物质提供明显的解释，暗物质是一种未知物质，占宇宙物质的 80% 以上。它也很难解释一个被称为层次问题的持久难题，该问题与希格斯粒子的质量有关。根据理论，物理学家天真地期望希格斯粒子具有巨大的质量，但由于未知的原因，它被发现的规模要小得多。
许多物理学家将解决这些问题的希望寄托在称为超对称性的理论概念上，该概念提出每个已知粒子都有一个更重的伙伴。但是，尽管理论家们为粒子炮制出了超对称的解释，但它似乎也不太适合这个盒子。 “这东西闻起来不像超对称，”加州理工学院的玛丽亚·斯皮罗普鲁（Maria Spiropulu）说，她是 CMS 的实验粒子物理学家。
由于缺乏简单的解释，一些物理学家更加怀疑这种粒子是否真的存在。相反，他们认为这更有可能只是一个短暂的现象，随着更多数据的出现就会消失。埃利斯说：“如果这是在超对称等一些动机良好的场景中充满信心地预期的事情，那么我认为人们会对它的现实更有信心。”
大型强子对撞机实验目前正在准备在中断几个月后恢复采集数据。因此，科学家们期望在今年夏天得到答案，届时更多的数据可以提供更多细节，或者让新粒子的线索消失。
更新的分析由阿特拉斯和内容管理系统三月份的情况略有加强，使物理学家更加乐观地认为这些暗示将随着更多数据而成立。斯皮罗普鲁说，值得注意的是，人们长期寻找的希格斯玻色子的最初迹象在得到证实之前也以类似的方式出现。因此，她说，理论物理学家有理由感到兴奋。 “预计他们会胡作非为。”
