雾里看花“新粒子”

在LHC，形成两个携带特定能量的光子的粒子碰撞非常普遍。

资料来源:欧洲核子研究中心/合作研究中心

世界上最大的粒子加速器产生的新的神秘粒子的证据得到了进一步加强。三个月前，大型强子对撞机(LHC)通过粒子碰撞产生的额外光子在物理世界引起了轰动。现在，来自LHC实验的新数据使这一信号更加值得注意，但它仍然不是一个确切的发现。

去年12月，物理学家宣布他们发现了一对能量约为750千兆电子伏特的额外伽马射线光子。这些数据来自ATLAS(回旋LHC的实验装置)和CMS(紧凑型μ子螺旋磁谱仪)，这是位于瑞士日内瓦附近的欧洲核研究中心粒子物理实验室27公里长的LHC上的两个最大的探测器。

根据3月17日在意大利拉脱维亚伊莱举行的会议上的最新分析报告，在CMS实验中观察到的额外光子现在更加明显。然而，令许多人沮丧的是，ATLAS实验当天的分析报告没有包含新的数据，因此它没有对这个神秘的额外光子的存在做出任何改变。法国国家科学研究中心理论物理实验室的物理学家马尔科·德尔马斯特罗在解释关于ATLAS的报告时说，事实上，分析表明ATLAS看到的现象并不客观，只是对以前数据集的更保守的解释。

在最新的CMS分析中使用的数据集比去年12月报道的实验规模大22%，因为它包含了2015年初的LHC碰撞结果，当时探测器的磁场装置因冷却系统故障而关闭。磁场会影响探测器的电子，因为在没有磁场的情况下收集的数据需要单独仔细校准。"好消息是，我们现在拥有的数据几乎和阿特拉斯一样多。"新泽西普林斯顿大学的物理学家兼CMS物理协调员詹姆斯·奥尔森说。

CMS团队还重新校准了所有的数据集，研究人员通常在每次运行后都这样做，以了解放射性如何影响他们的测量。

瑞士联邦理工学院的物理学家帕斯夸莱·穆萨拉在会议上说，有了额外的数据和调整后的修正，CMS影响的统计显著性从1.2上升到1.6西格玛。"它额外的光子上升是一个充满希望的信号."Delmastro对CMS的研究称，“但也有必要对此保持谨慎。数据是无情的情人。”他引用罗伯特·海因莱因的小说补充道。

CMS报告的重要性仍然远远低于物理学家所说的发现的门槛:5西格玛，即统计结果中的信号达到3000万/1000万的概率。此外，巴黎XI大学线性加速实验室的物理学家兼ATLAS物理协调员Marumi Kado警告说，尽管计算考虑了“在别处找到答案”的影响(在此过程中，当探索大范围的能量时，比寻找特定的、已建立的窗口时，更有可能出现偏离预期的情况)，但它没有考虑到光子只是LHC物理学家测试的重要最终产品之一。然而，多重搜索将增加至少一个相似的“通道”可能包含一些统计波动的可能性。

随着拉脱维亚伊莱会议的召开，可能会有更多关于额外光子的线索:由于粒子会衰变成除了两个光子之外的其他物质，其他探测也可能会有意想不到的发现。到目前为止，类似的探测器，包括早期的欧洲粒子物理研究所的报告，都没有发现任何结果，但是物理学家说，2015年的数据集可能太小，无法在其他衰变模式中找到意想不到的收获。

如果额外的光子真的是一个粒子，它可能是一个没有人预测过的玻色子——一个与基本力相关的粒子。LHC和其他机构的物理学家表示，这可能是自1975年意外发现轻子以来粒子物理学中最大的发现。相反，2012年发现的希格斯玻色子是由标准粒子物理模型预测的。"这可能是在标准模型之外的碰撞实验中发现的第一个粒子."奥尔森说，“如果这确实是一个新的信号，它将包含令人难以置信的兴趣。”卡多说:“这将带来如此多的可能性和问题。学习它将是一次美妙的经历。”(李冯公主)

《中国科学新闻》(国际，第三版，2016年3月31日)

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