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物理學家正在梳理伊利諾伊州Tevatron粒子對撞機產生的資料，發現了一個他們和長期存在的粒子物理學標準模型都無法解釋的訊號。
這個國際研究團隊使用來自CDF的資料，CDF是Tevatron的兩個探測器之一，質子和它們的反物質對應物在那裡以接近光速的速度碰撞。這些高能碰撞的殘骸會產生各種短壽命的粒子，這讓物理學家得以瞥見物理世界的內部運作。位於費米國家加速器實驗室的Tevatron是世界第二強大的粒子對撞機，僅次於瑞士日內瓦郊外的大型強子對撞機。
研究人員在檢查CDF探測器內部質子和反質子碰撞時產生的一種非常具體的結果時，他們注意到訊號中出現了一個無法解釋的突增，這可能可以用一種以前未被發現的基本粒子來解釋——但不是希格斯玻色子，這個備受追捧的粒子被認為賦予其他粒子質量。
研究人員在4月4日釋出在物理學預印本網站arXiv.org上的一項研究中報告了他們令人困惑但未證實的這項新發現。研究人員也已將他們的研究結果提交給物理評論快報發表。
CDF團隊發現，Tevatron在產生被稱為W玻色子的重型基本粒子加上一對粒子噴流的碰撞方面比它應有的表現更活躍。“我們看到的是，在120到160 GeV（吉電子伏特）之間有一個過剩區域，”伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的CDF物理學家維維安娜·卡瓦列雷在4月6日對擠滿人的費米實驗室禮堂解釋說。（吉電子伏特，或十億電子伏特，是粒子質量或能量的單位。）
卡瓦列雷說，這個結果與碰撞產生一個W玻色子加上一個迄今未知——甚至更重——質量約為150 GeV的粒子相符。但這個粒子似乎不是希格斯玻色子，因為希格斯玻色子預計會與W玻色子一起從碰撞中出現的頻率要低得多。如果CDF發現了一個新的基本粒子，這將是自2000年在費米實驗室觀察到τ中微子以來的第一個此類發現。但在τ中微子的情況下，物理學家已經預測了粒子的存在並開始尋找它。
當理論學家爭先恐後地弄清楚CDF到底發現了什麼時，實驗學家將努力驗證探測器是否真的發現了任何東西。新的分析聲稱，資料與現有理論的偏差大於三個標準偏差，即3西格瑪。假設分析是正確的，這意味著該效應僅僅是統計誤差的可能性只有不到1%。但非凡的主張需要更強的證據。
布魯克海文國家實驗室物理學家莎莉·道森說：“5西格瑪是我們的黃金標準，”她補充說，物理學界已經看到3西格瑪效應出現又消失。“如果這是真的，如果它能站得住腳，那當然是非常令人興奮的，因為它是完全出乎意料的，”道森說。“如果它持續存在，理論上就很難解釋。”
“我們很快就會知道這是真的還是假的，”費米實驗室理論家博格丹·多佈雷斯庫說，他沒有參與這項新研究。“在現階段，這還是相當可信的。”如果結果成立，理論家將需要弄清楚什麼樣的粒子可以符合要求。“這將是一項重大突破，特別是由於據我所知，這是一個沒有人真正預測到的粒子，”多佈雷斯庫說。“我們可以嘗試發明一些新的粒子，看看它們是否具有我們看到的適當屬性，但沒有哪個答案是非常預期的。”
Tevatron，計劃在秋季徹底關閉，仍在收集可能加強新粒子存在的證據或使其無效的資料。卡瓦列雷說，新的分析開始於一年多以前，並且不包括來自CDF的最新資料。該團隊已經記錄了更多等待分析的碰撞，但卡瓦列雷警告說，擴大的資料集不足以使這一發現達到5西格瑪範圍。
但物理學界不必等待太久才能對新粒子進行現實檢驗。費米實驗室物理學家和DZero聯合發言人德米特里·丹尼索夫說，在Tevatron的另一個探測器（稱為DZero）工作的物理學家現在正在用他們自己龐大的資料集複製CDF分析。“我們預計我們將在幾周的時間內澄清這個主題，”他說。