宇宙的秘密｜对撞机发现了新粒子？

↑↑点上面蓝色小字 | 关注↑↑

我们是中科院主管、科学出版社主办，与日本知名科普杂志Newton版权合作的一本综合性科普月刊。

【如需转载，请在后台留下您的公众号，

获得授权后方可转载】

开篇即公布答案：并没有……

如果真的能像2012年发现希格斯粒子(Higgs boson)那样，又新发现了一种比希格斯粒子质量更大的粒子，那就真的能开启粒子物理学的新纪元了。但是，最新的数据分析显示，去年12月份发现的能量激增现象（当时推测可能是能量超高的玻色子），也许只是统计学上的正常波动而已。

去年，欧洲大型强子对撞机（LHC）的两大探测器紧凑渺子线圈（CMS）和超环面仪器（ATLAS）分别独立地发现了一对超高能光子，共带有高达750千兆电子伏特（GeV）的能量。科学家们热情高涨，“瞬间”产生了500多份论文试图解释这种“新型粒子”。

不明觉厉的CMS

不过，在今年8月5日于美国芝加哥举行的高能物理国际会议上，专家们表示： 2016年采集的数据与2015年的数据结果并不吻合，数据结果并不支持去年的发现。

虽然这一噩耗令无数科研人员心碎，但也并不是什么意料之外的结果。为什么这么说呢？在粒子物理学上，宣布一项新的发现是有统计学门槛的：信号的确定性要到达5西格玛（sigma），即信号为噪音的几率仅有大约350万分之一，才能认定这是一项“发现”而非噪音干扰。而去年ATLAS的碰撞数据的确定值仅为2.1西格玛，也就是说，随机起伏的“假”信号也能产生这种能量激增效果的可能性本来就不低哈。

“碰撞”的历史

为什么科学家这么热衷于让质子以高速碰撞，看能不能产生新的粒子呢？

浅蓝色的电子是基本粒子，但橙色的质子和黄色的中子已被证实并非基本粒子

以前，质子与中子曾被认为是基本粒子（不可再分割）。20世纪50～60年代，随着实验设备性能的提高，科学家陆续发现了质子与中子的“伙伴”，其总量甚至超过了100个。于是，科学家们开始怀疑，质子与中子并非基本粒子，它们内部应该有更基本的单位。

1964年，美国物理学家默里·盖尔曼等人各自独立从理论上预言在质子与中子中存在未知的粒子。1969年，实验证实质子与中子中存在多个基本粒子。构成质子与中子的基本粒子被命名为上夸克与下夸克。

在质子与中子中发现基本粒子后，科学家相继从理论上预言存在新的基本粒子，实验也证实了其存在，后来形成了现代基本粒子物理学的基础理论——标准模型（standard model）理论。标准模型理论认为，物质是由“构成物质的基本粒子”构成，并通过交换“传递力的基本粒子”而结合在一起。

不明觉厉的CMS

近几十年，物理学家们试图通过标准模型中的十几种基本粒子来解释宇宙中各种各样的现象。但由于很多基本粒子在一般条件下无法获得，需要使用粒子加速器使粒子在高能条件下碰撞才可能产生，这就是为什么粒子物理学家们离不开对撞机的原因啦！~

而之前提到的希格斯粒子就是物理学家们在理论上预言存在的一种粒子，也是标准模型中不可或缺的一环。直到2012年，欧洲核子研究中心（CERN）才宣布发现了希格斯粒子，有了它，就能解释为什么有一些基本粒子具有质量，而另一些基本粒子则没有质量了（详见《科学世界》2016年第7期）。

为了模拟宇宙大爆炸，

解开宇宙未解之谜而存在的LHC

但标准模型也不是万能的，在解释如“暗物质”等宇宙之谜的时候还是有些吃力。这也就怪不得对撞机的数据稍一出现新型粒子的可疑迹象，大家就对其抱有空前的热情了。没准，这就是宇宙的终极秘密呢！

不过，从前两天的会议讨论结果来看，宇宙暂时还不打算将自己的秘密和盘托出！~

文章来源/Nature News

回复“0”，获取微信目录

回复“订阅”，了解杂志订阅方式

---

《科学世界》2016年第8期～大坝与生态～热卖中！