在世界上最大的粒子加速器中，神秘新粒子的跡象剛剛略微增強。大型強子對撞機（LHC）粒子碰撞產生的過量光子自三個月前被發現以來一直讓物理學家們議論紛紛：現在它的統計顯著性略有提高，但仍遠未達到宣稱發現所需的確定性。
去年 12 月，物理學家宣佈他們已經觀察到過量的γ 射線光子對，其總能量約為 750 吉電子伏特。資料來自 ATLAS 和 CMS，這是位於瑞士日內瓦附近歐洲粒子物理實驗室 CERN 的 27 公里長 LHC 上的兩個最大的探測器。
在義大利拉蒂于勒舉行的一次會議上於 3 月 17 日報告的一項新分析表明，CMS 實驗觀察到的過量光子現在變得稍微更顯著。但令許多人失望的是，由於對資料進行了更保守的解讀，ATLAS 觀察到的顯著性實際上有所下降。
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最新的 CMS 分析中使用的資料量增加了 23%，因為它包括 LHC 2015 年早期執行時的碰撞資料，當時探測器的磁鐵由於冷卻系統出現問題而被關閉。磁場會影響探測器電子裝置，因此在沒有磁場的情況下采集的資料需要仔細且單獨的校準。“好訊息是，我們現在擁有幾乎與 ATLAS 一樣多的資料，”CMS 物理協調員、新澤西州普林斯頓大學的物理學家 James Olsen 說。
道路上的顛簸
此外，CMS 團隊還重新校準了完整的資料集——這是研究人員在每次執行結束時都會做的事情，以解釋輻射對其測量結果的影響方式。
瑞士聯邦理工學院（ETH）蘇黎世分校的物理學家 Pasquale Musella 在拉蒂于勒會議上表示，隨著額外的資料和調整後的校準，CMS 峰值的統計顯著性已從 1.2 sigma 升至 1.6 sigma。
法國國家科學研究中心（CNRS）位於附近的安納西勒維厄的物理學家 Marco Delmastro 在同一天介紹了 ATLAS 的結果。“他們的過量有所增加，這是一個充滿希望的跡象，”Delmastro 談到 CMS 的結果時說。“但謹慎是必要的。統計學是一位嚴厲的情婦，”Delmastro 引用了羅伯特·海因萊因的科幻小說標題說道。
這遠未達到物理學家發現的閾值——被認為是 5 sigma，或訊號是統計學上的偶然事件的機率為三千萬分之一左右。此外，儘管計算考慮了“其他地方效應”——這考慮到搜尋廣泛的資料範圍會提高發現與預期偏差的機率——但它沒有考慮到光子只是 LHC 物理學家測試的眾多最終產物之一，ATLAS 物理協調員 Marumi Kado 警告說。然而，進行多次搜尋會增加至少一個這樣的“通道”將包含一些統計波動的機率。
空搜尋
最早可能在下週，在拉蒂于勒會議的更多會談中，可能會出現關於過量現象的進一步線索，這些線索來自對可能以粒子衰變為除兩個光子之外的其他物質形式出現的峰值的搜尋結果。到目前為止，此類搜尋，包括本週早些時候在 CERN 提出的搜尋，尚未發現任何結果，但物理學家表示，2015 年的資料集可能太小，無法顯示這些其他衰變模式中的峰值。
如果過量現象是粒子的真實跡象，那麼它很可能是一種玻色子——一種通常與基本力之一相關的型別——沒有人預測到。LHC 和其他地方的物理學家表示，這樣的發現將是自至少 1975 年意外發現 tau 輕子以來，粒子物理學中最重要的發現。相比之下，2012 年發現的希格斯玻色子是粒子物理學標準模型預測的。“這將是首次在超出標準模型的對撞機實驗中探測到的粒子，”Olsen 說。
“如果這真的是一個新的訊號，那就非常有趣，”巴黎第十一大學線性加速器實驗室的實驗物理學家 Kado 說。“它將開啟如此多的可能性，如此多的問題。研究它將是美好的，”他說。
但統計峰值通常會在收集更多資料後消失，因此 Kado 和其他人仍然敦促謹慎。“我們的工作是懷疑——始終檢查可能存在的問題”，他說。
理論狂潮
與此同時，理論物理學家們陷入了狂潮。“在理論部門，我們談論的都是這件事，”CERN 理論家 Gian Francesco Giudice 說。“理論家們更情緒化，”他說。“實驗學家天生更加謹慎，尤其是在他們的官方宣告中。”
自 12 月的公告以來，理論物理學家已在 arXiv 線上儲存庫上釋出了 285 篇論文，旨在解釋這種過量現象，但對於這種粒子可能是什麼，尚未達成共識。特別有趣的是，Giudice 說，這種粒子可能不是“獨狼”，而是許多尚未被發現的相關粒子之一。“有理由認為它只是一隻走失的動物，但某個地方肯定有一個群體有待發現。”
在冬季維護停機後，未來幾周內，LHC 的光束將再次碰撞粒子，新的高能粒子碰撞將於 4 月開始。物理學家表示，到 6 月或最遲 8 月，這兩個實驗應該有足夠的資料來消除統計波動——如果這就是過量現象的本質，或者確認一項新的發現。
本文經許可轉載，並於2016 年 3 月 17 日首次發表。