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欧洲大型强子对撞机发现新粒子?答案8月初揭晓

科普小知识2022-07-26 20:32:24
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欧洲大型强子对撞机发现新粒子?答案8月初揭晓

大型强子对撞机

去年12月16日,世界上最大的粒子加速器——欧洲大型强子对撞机(LHC)宣布,在其两个探测器——紧凑型量子线圈(CMS)和超环形仪器(ATLAS)中发现了一对能量高达750千兆电子伏(GeV)的超高能光子。尽管它只是曲线之外的几个显著点,但许多理论物理学家的热情立即被点燃,因为目前已知的最重基本粒子顶夸克的能量只有173GeV。

英国广播公司(英国广播公司)在最近的一份报告中称,这可能表明LHC发现了一个新的未知大质量粒子,其质量是欧洲粒子物理研究所(CERN)2012年发现的希格斯玻色子的六倍多,但一些科学家对此持谨慎态度。答案可能会在今年8月初公布。

如果它是一个新粒子,它就有很大的意义。

如果能够证明科学家确实发现了一种新的粒子,那将是令人兴奋的消息,因为众所周知的粒子物理基本理论,即著名的“标准模型”,无法解释我们周围的所有现象,例如暗物质,一种占据我们宇宙27%的神秘物质。

英国广播公司在报告中指出,如果粒子确实存在,它将衰变为两个光子,所以它的“自旋”是0或2。在物理学中,自旋是基本粒子的量子属性之一,具有许多重要的实际意义,如在核磁共振成像技术中的应用。

如果这个粒子的自旋是零,就像希格斯玻色子一样,那么它可能是这个被称为质量更大的“上帝粒子”的神秘粒子的近亲。如果这个粒子的自旋数是2,它可能是引力子。引力子是一种目前仍停留在纯理论水平的粒子。它赋予物质第四种力量——重力。重力是物理学中最大的未解之谜之一,标准模型是无能为力的。但是也有一些物理学家对用引力子来解释重力持怀疑态度。他们支持用其他解释来解释重力。

科学家还说,如果信号最终被确认为新粒子,它就不会是唯一的。英国曼彻斯特大学粒子物理主任斯蒂芬·索德纳-伦邦教授说:“理想情况下,如果这被证明是一个新‘家族’的线索,那么这种水平或更高水平的新粒子可能会出现。”

还没有结论,还有待研究。

然而,一些科学家对此持谨慎态度。索德纳-伦邦说:“我们需要更多的数据来证实这个信号不会消失。在此之前,我们都必须非常谨慎。人们现在之所以兴奋,主要是因为两个探测器都看到了这条‘线索’,它们的位置几乎相同,但我们仍无法得出结论。”

在粒子物理学中,有一个统计阈值来宣布一个新的发现——满足“五西格马”的“黄金标准”,也就是说,观察到的信号是假信号的概率只有350万分之一。

最近几个月,一些科学家将他们的论文上传到Arxiv,一个预先打印的论文网站,试图解释这种不寻常的情况。然而,在过去的几周里,一些人在博客上写道,随着LHC获得更多的最新数据,这种异常信号显示出减弱的迹象。

根据欧洲核子研究中心的官方网站,LHC实验小组计划在今年8月初在芝加哥举行的国际高能物理会议上发布最新结果,其中包含的数据将比现在多得多。事实上,根据欧洲核子研究中心,大型强子对撞机在2016年收集的数据比2015年多。

因此,接下来的几周对于判断这个信号是否是真实信号至关重要,也许它只是一个虚假信号。目前,这种可能性不能排除。

尽管希格斯玻色子的发现相对顺利,但这并不意味着我们每年都能做出如此重要的发现。也许我们应该习惯这样一个现实,即宇宙不会如此容易地揭示它的所有秘密。