山东教育图书供应社

比上帝粒子还神秘,大型强子对撞机有了新发现

来源:binlvwuyedingyue    发布时间:2017-10-12 13:59:29


据英国广播公司(BBC)网站报道,人们想要知道,就在去年高调重启之后,作为世界上最强大的机器,大型强子对撞机(LHC)有没有发现什么新的粒子?

或者在你的觉得里,如同自从2015年4月份这台超级设施发表实现技术晋级并从新启动以来的确消息不多,但理想并非如此。来自世界各地的物理学家们正在放松时间分析由这台世界上最强大的粒子加速器所发生的海量数据,晋级之后的大型强子对撞机相比以前领有了愈加无可比拟的能级和强度。



大型强子对撞机位置与结咕删用意

不明信号

科学家们所作的一切这些致力能够并不会徒劳,由于就在瑞士日内瓦的欧洲核子核心(CERN)办公室和走廊里,这里的气氛正越来越多地被兴奋的心情所掩盖,人们在热烈探讨着对于在大型强子对撞机的粒子对撞数据中出现的一个不明信号。

大型强子对撞机将两束质子流停止高速对撞,随后科学家们在撞击发生的“粒子碎屑”中搜索有无未知的粒子种类。

就在去年,在数以万亿计的此类对撞案例中,科学家们留意到时期发生的光子数量比理论计算地数量更多,用物理学家们的话来说,就是出现了一个“峰”。假设说的愈加详细一些,那就是,科学家们发现总品质为750 GeV的光子对的数量偏多了。

这能够暗示着存在一种新的,未知的大品质粒子,其品质要比CERN在2012年发现的希格斯-玻色子大出6倍。

假设可以证实科学家们的确发现了一种新的粒子,这将是一件极端令人兴奋的消息,由于目前为干流科学界所宽泛接受的粒子物理学基础理论,也就是驰名的“标准模型”并无奈解释咱们在周围的世界里所目睹的所有现象。

比如说,标准模型中找不到对于暗物质的解释,这种奥秘物质造成了咱们所处宇宙的24%。因此,欧洲核子核心的科学界们不时在努力于探寻那些能够会将咱们引向对宇宙更高深意识的新的物理现象。

自从2008年9月投入运作以来,始终有疑似信号出现而后再被否认。这样的数据误差是预期之内的,并且在通常情况下,随着越来越多后续数据的涌入,这样的疑似信号很快就会隐没。



大型强子对撞机装置的另外一台探测器ATLAS。这台探测器与另外一台探测器CMS都检测到了750 GeV的信号,引发人们的各种构想

还无奈断言

英国曼彻斯特大学粒子物理学主管史蒂芬必修索德纳-雷姆邦德(Stefan S必修ldner-Rembold)传授指出:“咱们需求更多数据来确认这个信号不会逐渐隐没,而在那之前咱们必需非常审慎。人们如今之所以兴奋,是由于两台探测器(Atlas和CMS)的数据中都出现了这个信号,并且位置也几乎一样。但即便如此,咱们仍然还不能下定论。”

在粒子物理学上,发表一项新发现是有统计学门槛的,也就是人们所说的“5个西格玛”。这一标准对应的统计学意义是:某一信号是假信号的能够性低于350万分之一,这一几率大抵相当于你投掷22次硬币,其中延续21次都是同一面朝上。

目前,针对这一同样情况,在论文预印本网站Arxiv上已经有科学家上传了一些论文试图停止解释。不过,就在过去的几个星期内,有传言称随着更多数据失去分析,这一同样信号正出现衰退的迹象。

等到今年夏末,大型强子对撞机试验组方案在美国芝加哥召开的一次会议上颁布最新结果,其中将蕴含比如今多得多的数据。实践上,根据欧洲核子核心的消息称,大型强子对撞机在2016年内采集的数据量目前已经超越了2015年全年的数据量。

因此,接上去的数周时间关于判别这个750 GeV信号能否的确是切实信号至关重要,或者它只是一个假信号?目前不能扫除这一能够性。

不过,假设这的确是切实信号,那么咱们实践上已经对它的某些基本色质已经有了一些了解。比如说,假设这种粒子的确存在,那么咱们知道它会衰变为两个光子,另外,它的粒子自旋数必定是0或许2。在物理学中,粒子自旋是基本粒子所具有的量子个性之一,这种性质具备很多重要的实意图义,比如运用于核磁共振成像技术(MRI)。

假设这种粒子的自旋为0,就像希格斯-玻色子,那么它就有能够是2012年发现的这种被称作“上帝粒子”的奥秘粒子的近亲,只是品质更大一些。

而另外一种能够性,假设这个粒子的自旋数为2,那么这就容易让人联想到引力子,这是一种目前还纯正停留无理论层面上的粒子类型,它赋予物质第四种力的作用,那就是引力。引力是物理学中的一个大谜团,目前仍然无奈在标准模型中找到相应的解释。

但一些物理学家关于利用引力子概念来解释引力持有疑心态度,并偏差于寻觅其余模式对人造界的这第四种基本力停止解释。



在数以万亿计的此类对撞案例中,科学家们留意到光子数量比理论计算地数量更多,用物理学家们的话来说,就是出现了一个“峰”。假设说的愈加详细一些,那就是,科学家们发现总品质为750 GeV的光子对的数量偏多了

超对称理论的死刑?

很多在大型强子对撞机工程任务的物理学家临时以来努力于对一种较为干流的,被称作“超对称”的理论停止探求。该理论以为那些存在于标准模型中的粒子类型应该都领有一个对称的粒子,只是目前还尚未被发现。根据这一理论,希格斯粒子(Higgs)的超对称粒子被称作“Higgsino”,胶子(gluon)的超对称粒子被称作“gluino”,以此类推。

但不管这个750 GeV的信号终究是什么,物理学家们相当确信的是,它应该不会是首个被发现的超对称粒子。索德纳-雷姆邦德传授指出:“发现某种现有物理学理论无奈解释的货色是非常令人兴奋的,由于这就象征着存在着某种尚未被理解的基本理论。”

假设这一信号最终被以为为一种新粒子的发现,那么它将不会是孤立的。

索德纳-雷姆邦德传授示意:“在现实情况下,假设这一信号最终被证明,那么其余新的粒子也有能够以类似的模式被识别进去。”



超越1000枚偶极磁铁将两束粒子流加速到凑近光速的速度并完成对撞

到目前为止在大型强子对撞机名目中还尚未发现任何超对称现象存在的迹象,这一结果已经招致该理论的某些简化版本被扫除,其他版本也侧面临着渺小压力,甚至很多人以为整个超对称理论都侧面临着生死分界。不过,也有物理学家们指出,大型强子对撞机到目前为止所作的探求还远没有到可以彻底扫除超对称理论能够性的地步,还需求未来进一步的钻研。

索德纳-雷姆邦德传授指出:“超对称并非人们突发奇想得进去的,它可以对标准模型中一些无奈处置的效果给出正当解释。”因此,他以为咱们当前还不能粗率地丢弃超对称理论。

但不管这个750 GeV的信号最终被证明或许扫除,科学家们都强调指出,大型强子对撞机是一个临时名目,在未来数十年内都将继续展开探求任务。