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大型强子对撞机发现新粒子了吗?仅为实验数据错误

http://www.it09.cn 时间:2016-08-25 14:53来源:IT09数码网

图为大型强子对撞机中的ATLAS探测器。

图为大型强子对撞机中的ATLAS探测器。

ATLAS探测器是大型强子对撞机中最强大的两台全能探测器之一。

ATLAS探测器是大型强子对撞机中最强大的两台全能探测器之一。

  新浪科技讯 北京时间8月17日消息,据国外媒体报道,当你到处寻找丢失的钥匙时,有时恰恰是那些你注意不到的死角能帮你判断钥匙可能所在的位置。在科学界,研究人员在寻找新物理现象时,有时也会利用类似的方法。

  2015年12月,世界上最大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)的科学家们认为,他们或许发现了一种全新的粒子,如果成真的话,这将会引领科学家进入一个全新的领域。然而,这些发现不过是虚晃一枪而已,仅仅是实验数据导致的巧合。

  虽然结果不尽人意,但专家认为,他们在这次实验中一无所获,恰恰说明了现有的粒子物理理论是正确的。但此次结果让这个未解之谜变得更加费解,并迫使科学家们去寻找新粒子、或者新种类的力的“藏身之处”。

  “坏消息是,这些测量结果不能说明任何事情,”理论物理学家马特·斯特塞勒(Matt Strassler)说道,“而好消息是,‘不能说明任何事情’本身也是件好事。”

  斯特塞勒近日针对此次研究的经验和教训,在欧核中心(CERN)发表了一次演讲,他指出:“这就像眯着眼看东西,有时你确实能看到东西,但有时不过是眼前的幻象而已。”

  高能碰撞

  大型强子碰撞机使用了约9600块强力磁铁,让强子在长度为27公里的环形轨道中以接近光速的高速运行,然后让它们撞在一起。强大的碰撞会释放出大量亚原子粒子和射线,为我们对物质的基本组成构件获得更好的了解。

  在进行了长达两年的升级之后,大型强子对撞机于去年重新启用,将以更高的能量级运行。

  在去年12月的那次研究中,科学家注意到,ATLAS探测器(超环面仪器)和CMS探测器(紧凑渺子线圈)发现实验获得的数据中出现了一个“峰”,即有一部分数据高出了其它数据(该实验本来是用来探测光子或其它粒子的)。

  这个“峰”太过明显,引起了科学家的好奇。如果这一发现确认为真的话,它将会证明,科学家首次发现了带有750千兆电子伏特(GeV)能量的粒子。而在大型强子对撞机中,目前运行的粒子能量可以达到13万亿电子伏特。

  碎片中的数据

  相撞之后,强子中携带的能量便会转化为粒子,每种粒子都会带有一种特殊的能量。不过,这些粒子大多数都比较短命,很快便会衰变成为其它粒子和光子。

  因此,人们通常使用间接的方式来探测粒子。2012年,科学家就是用这种方法发现了希格斯玻色子的。希格斯玻色子是一种基本粒子,科学家认为它可以解释其它粒子的质量来源于何处。正因为如此,去年12月的实验数据中发现的“峰”才那么令科学家激动不已。

  但SLAC 国家加速实验室的理论物理学家迈克尔·佩斯金(Michael Peskin )指出,CMS探测器的最新数据显示,去年12月发现的750千兆电子伏特可能只是一个假信号,这类实验中有时就是会出现这样的问题。

  即使是在去年12月,有些物理学家(包括佩斯金在内)就已经对这一发现产生了疑虑。他注意到,在大型强子对撞机工作的一些研究团队发表了一份声明称,“此次发现的显著性差异过低,不足以作为一次观察结果来报告”。

  但斯特塞勒表示,这并不意味着此次发现毫无用处,也不能说明那些试图解释此次发现的论文全都说错了、不值得予以考虑。这些研究工作在今后也许能为科学家提供重要的研究视角。

  “与做出新发现相比,我们要花上更长的时间,才能确保没有遗漏之处。”他说道,“750千兆电子伏特虽然很大,但它也许能引领我们找到某种目前尚未发现的、体积极小的粒子。”

  乐观的一面

  像这样的研究结果具有十分重要的意义,因为它们能揭露出现有的理论中存在哪些概念性问题。在此次研究中,我们所说的理论就是“标准模型”,它对构成宇宙的亚原子粒子进行了描述,在物理学中占据着统治性地位。

  但暗物质的发现说明,标准模型并不完善。此外,物理学家和宇宙学家还难以解释,宇宙为什么由物质占主导,而不是反物质;也难以解释希格斯场为什么能赋予物质能量。

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