几个月来,物理学界一直在议论一种可能的新亚原子粒子,它可能彻底改变我们对物理学的看法。但是今天大型强子对撞机(LHC)的物理学家们公布的新结果暂时平息了这场革命。

第一个新粒子的迹象出现在2015年12月,当时大型强子对撞机(LHC)上的两个独立实验,ATLAS和CMS,都在他们的数据中宣布了同样的诱人的奇怪现象。这两个实验都是以接近光速的速度将质子对撞,以寻找能量巨大的碰撞产生的新基本粒子。当他们提高到最高能量时,两个实验检测到一个神秘的信号:比预期更多的光子对,总能量为750千兆电子伏(GeV)。

这个“双光子撞击”并不是标准物理模型的预测——标准物理模型是在20世纪70年代建立的,包含了所有已知的基本粒子和力,经过了严格的检验,并取得了深刻的成功。然而,尽管取得了成功,标准模型并没有解释黑洞的核心、暗物质和暗能量的本质、引力的量子行为以及其他宇宙深处的奥秘。由于ATLAS和CMS共享的双光子碰撞,它们似乎即将突破标准模型的陈腐局限,探究物理学。几周内,这个小碰撞激发了理论家们的数百篇推测性论文。斯坦福大学SLAC国家加速器实验室的理论物理学家Michael Peskin说:“在大型强子对撞机中,物理学家们正在非常密集地寻找新的粒子和新的物理定律,所以很容易对一些看起来非常有说服力的东西感到兴奋。”

究竟是什么产生了这个小小的双光子碰撞,这并不完全符合任何理论。许多科学家认为,这个碰撞是由希格斯玻色子(Higgs boson)的一个更重的表亲产生的。希格斯玻色子是另一种粒子,它在大约四年前的数据中也同样以令人惊讶的亮点出现。另一些人认为它可能是一种暗物质粒子,或者甚至是夸大其词的引力子,即预测的引力本身的载体粒子。

但随着LHC的科学家们今年开始收集更多的数据,750 GeV的双光子撞击开始消失。现在,ATLAS和CMS的物理学家分析的数据量是去年的近五倍,他们眼看着这个撞击点在统计学上变得微不足道。在芝加哥举行的国际高能物理会议上,粒子物理学家、ATLAS发言人戴夫·查尔顿说,从所有数据来看,750GeV信号现在的意义只有2西格玛,这比确认物理学新发现所需要的5西格玛(或350万分之一的几率)要小得多。简单地说,双光子碰撞是一个错误警报。查尔顿说:“我们在两种仪器上都看到了波动,这有点令人惊讶,但这只是——波动或统计上的巧合。”

在大型强子对撞机上看到数据中的异常并不罕见。对撞机将如此多的质子碰撞在一起,产生如此多的原始数据,以至于偶尔会在残骸中发现额外的光子对,这是必然的。“如果你进行很多很多的搜索,你就会遇到这样的巧合,”LHCb合作的成员Guy Wilkinson说。

尽管双光子碰撞在更仔细的观察下已经消失,研究人员仍然乐观地认为,大型强子对撞机仍将引领他们获得超越标准模型的新物理学。这个耗资数十亿美元的项目还剩下数年的运行时间,在此期间,它将为物理学家分析难以捉摸的新粒子提供更多的数据。CMS的物理学家Tiziano Camporesi说:“如果我们在这个早期阶段发现了一些东西,一些新的现象或一些新的物质状态,那我们就非常幸运了。”“但我们必须有耐心。”