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上帝粒子有两种?

时间:2019-03-22|栏目: 天文 • 物理 |点击:10

    上帝粒子有两种?

    欧核中心Atlas实验室提供的最新希格斯玻色子双光子衰变实验图片。

    一个月前大型强子对撞机(LHC)的科学家们公布了最新的希格斯玻色子研究成果,虽然和标准模型预测的有些不同,但是最让人惊异的结果当时还没有被公开。

    7月的原始数据显示,希格斯粒子衰变成两个光子的概率是预言的两倍,这似乎暗示了某个我们还不了解的物理理论。而11月,LHC的Atlas(超导环场探测器)实验室修正了除双光子衰变实验之外的所有数据。这个星期,我们终于知道原因了。

    12月13日,Atlas实验室的研究人员终于更新了双光子衰变实验的研究成果。他们确认了一个非常出人意料的事实——数据中的能量峰值不是一个,而是两个。这个结果曾被许多物理学家认为是错的。似乎存在两种希格斯玻色子,一种的质量是123.5GeV(十亿电子伏特,这是粒子物理学家常用来表示质量的单位),另一种质量为126.6GeV,两者之间有接近3GeV的差异。显然,Atlas的科学家们在过去几个月中都在孜孜不倦地检查他们有没有在分析数据的时候犯错,但几乎一无所获。那么,可能存在两种希格斯玻色子吗?

    上帝粒子有两种?

    图注:Atlas(超导环场探测器)的最新研究结果显示存在两种不同的希格斯玻色子,一种的质量是123.5GeV(蓝色图像),另一种是126.6GeV(红色图像)。

    虽然标准模型的一些延伸理论认为存在多种希格斯玻色子,但是它们都没有预言质量如此接近的两种希格斯粒子,也不能解释为什么其中一种优先衰变成两种Z玻色子(123.5GeV的能量峰来源于希格斯粒子衰变成两个Z玻色子的过程),而另一种会衰变成两个光子。

    粒子物理学家Adam Falkowski写道,结果“很可能是一个数据错误,而不是什么新物理理论”。他的意思是,“数据错误”来源于某个没校准的探测器。另一个物理学家Tommaso Dorigo打赌,这个数据误差会被更多的实验数据消除。不过他很愿意和最多五个人各赌100美元,毕竟总有人喜欢拿粒子物理实验的结果和粒子物理学家打赌,挑战他们的理论。当然,Atlas的物理学家们都很清楚这两种可能性,并且在过去的几个月中他们都在敲骨吸髓地研究数据,但这个差异仍然存在。

    但是,不要让这个有趣的结果分散了我们对物理学新一页的兴趣。回想当原始数据显示希格斯玻色子衰变成两个光子的概率比预言的要大的时候,我写道,“这应该是一个数据误差,当数据量足够大的时候它就会消失了。”如今足够的数据出来了,而且这个数据点还在,希格斯玻色子衰变成两个光子的概率仍然是预言的两倍。

    预计到明年三月,下一批数据出炉的时候,我们就能知道为什么了。

    本文作者 Michael Moyer是《科学美国人》技术新闻栏目的责任编辑。

    (翻译 戚译引)

    原文链接:https://blogs.scientificamerican.com/observations/2012/12/14/have-scientists-found-two-different-higgs-bosons/

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