形成携带特定能量的两个光子的粒子撞击在LHC出人意料的普遍。
图片来源：CERN/CMS Collaboration
全世界最大的粒子加速器产生的新神秘粒子的证据进一步得到强化。3个月前，大型强子对撞机（LHC）的粒子撞击产生的额外光子引起物理学界一片骚动。现在，LHC一项实验产生的新数据让这一信号变得更加值得注意，但现在仍不能确切地称其为一项发现。
去年12月，物理学家宣布，他们发现了一对额外的γ射线光子，其能量大约为750千兆电子伏。数据来自ATLAS（回型LHC实验装置）和CMS（紧凑型μ子螺旋型磁谱仪），它们是位于瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心（CERN）粒子物理实验室27公里长的LHC上的两个最大探测器。
根据3月17日在意大利拉特乌伊莱一次会议上的最新分析报告，CMS实验观察到的额外光子现在变得更值得注意。但是让很多人沮丧的是，对ATLAS实验同一天的分析报告并未包含新的数据，因此没能对这种神秘额外光子的存在状态作出任何改变。事实上，分析表明ATLAS看到的现象并不客观，仅是对此前的数据集更加保守的解释，法国国家科学研究中心理论物理实验室物理学家Marco Delmastro在解释关于ATLAS的报告时说。
最新CMS分析采用的数据集比去年12月报告的实验规模大了22%，因为其中包含了LHC在2015年早期的对撞结果，当时由于该装置冷却系统发生故障，探测器的磁场装置被关停。磁场会影响探测器的电子，因为在没有磁场的背景下收集的数据需要仔细分开校正。“好消息是，我们现在拥有几乎和ATLAS一样多的数据。”美国新泽西州普林斯顿大学物理学家、CMS物理协调员James Olsen说。
CMS团队还重新校正了全部数据集，研究人员通常会在每次运行结束后进行这项工作，以了解放射性如何影响他们的测量。
加上额外的数据以及调整后的校正，CMS撞击的统计显著性已经从1.2上升到1.6西格马，瑞士联邦理工学院物理学家Pasquale Musella在会议上说。“其额外光子上升是一个充满希望的信号。”Delmastro针对CMS的研究结果说，“但是也有必要审慎对之。数据是无情的情人。”他引用罗伯特·海因莱因的小说补充说。
CMS所报告的显著性仍然远低于物理学家称之为一项发现的门槛：5西格马，或者数据统计结果中的信号达到3/1000万的几率。此外，尽管计算考虑了“在别处找答案”的效应（在此过程中，偏离预期更可能出现在探索大范围能量时，而不是在寻找具体的、已成立的窗口时），但却没有考虑光子只是LHC物理学家测试的重要最终产品之一，巴黎第十一大学线性加速实验室物理学家、ATLAS物理协调员Marumi Kado警告说。然而，进行多次搜寻会增加至少一种类似“渠道”可能包含一些统计波动的几率。
随着拉特乌伊莱会议的召开，还可能出现更多关于额外光子的线索：由于粒子还会衰退成两个光子之外的其他物质，因此其他探测可能也会出现意外发现。到目前为止，类似的探测包括CERN早些时候的一项报告都一无所获，但是物理学家表示，2015年的数据集可能规模过小，难以在其他衰变模式中发现意外收获。
如果额外光子真的是一种粒子，它很有可能是从未有人预测到的玻色子——与基本作用力相关联的一种粒子。LHC以及其他机构的物理学家表示，这项发现可能是自1975年意外发现轻子以来，在粒子物理学领域最大的发现。相比之下，2012年发现的希格斯玻色子是由标准粒子物理模型预测的。“它很有可能是在标准模型之外在对撞实验中发现的首个粒子。”Olsen说，“如果它确实是新信号，那么将蕴涵着令人难以置信的趣味。”Kado说：“它将会打开如此多的可能性，如此多的问题。研究它将会是奇妙的经历。”
作者：冯丽妃 来源：中国科学报