圖表上的一點波動，僅僅代表少量粒子，就讓物理學界沸騰起來。位於瑞士的大型強子對撞機（LHC）是地球上最大的粒子加速器。該中心科學家昨天報告說，他們的機器可能產生了一種全新的粒子，這種粒子未被納入已知的粒子物理學標準模型定律中。他們的結果基於4月至11月收集的資料，此前大型強子對撞機開始以近乎先前執行兩倍的能量對質子進行對撞。這些結果尚無定論，許多物理學家警告說，這種波動很可能只是統計上的偶然現象。儘管如此，這一發現已經在不到一天的時間內催生了至少10篇新論文，提出了對該粒子的理論解釋，並使世界各地物理學系的走廊和黑板上議論紛紛。
華沙理論物理研究所的物理學家、歐洲核子研究中心理論組的成員Adam Falkowski說：“這是我們長期以來一直期待的事情。” “當然，我們也意識到這可能什麼都不是。但對於我們這一代人來說，這是第一次出現超出標準模型之外的物理學的非常強烈、相當可靠的訊號，所以這絕對令人興奮。” 當然，其他人也附和了通常的謹慎論調：“非凡的主張需要非凡的證據，而這還不是，”哥倫比亞大學物理學家Peter Woit在他的部落格中寫道。
然而，如果大型強子對撞機真的發現了新粒子，那麼最大的問題是：它是什麼？ 從其在大型強子對撞機上的特徵來看，該粒子的質量必須約為750吉電子伏特（GeV），約為質子質量的750倍，並且將屬於玻色子類別，這意味著其自旋具有整數值。一些理論家表示，這個新出現的粒子看起來像是希格斯玻色子的更重表親，希格斯玻色子大約在四年前也首次在大型強子對撞機上以資料中一個非常有趣的微小訊號的形式出現。或者它可能是一種進入暗物質領域的門戶粒子——因為這種粒子幾乎立即衰變，就其本身而言，它無法解釋似乎在太空中無處不在的隱形物質，但它可能是與暗物質粒子通訊的信使，理論家們推測。另一種假設的替代方案是，它是引力子，即預測的引力力的載體粒子。
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普林斯頓大學物理學家Jim Olsen說：“除了我們已經知道的宇宙所包含的物質之外，它還可能是很多種東西。” 他展示了CMS的結果。“在今天之前，沒有任何理論論文預測我們會發現這個。” 許多科學家一直希望大型強子對撞機能夠證明一種名為超對稱的理論，該理論預測了許多額外的“夥伴”粒子，以匹配我們已經知道的粒子。然而，750 GeV的粒子不會是這些夥伴之一。 “即使這個訊號最終被證明是正確的，它也並沒有明顯告訴我們任何關於是否存在超對稱的資訊，”斯坦福大學理論家Peter Graham說。
大型強子對撞機執行團隊正在檢視資料讀數，此時質子在加速器27公里長的環形隧道內發生碰撞。
圖片來源：歐洲核子研究中心
科學家說，結果最引人注目的是，大型強子對撞機的兩個實驗——ATLAS和CMS（緊湊渺子線圈），它們使用不同的裝置並對其獨立的資料集進行完全獨立的分析，都看到了大致相同事物的跡象。 “僅在ATLAS中就存在明顯的超出，這本身就很有趣，但是，兩個實驗在同一位置看到它，這一事實增加了可信度，”Falkowski說。“這大大降低了它是隨機波動的可能性。” 然而，仍然有理由持懷疑態度。 “如果你在很多地方觀察，你很有可能在至少一個地方看到波動，”內布拉斯加大學林肯分校的Ken Bloom說，他是CMS團隊的成員。“我個人的猜測是，這很可能是一種波動。我們一直都能看到像這樣意義相對較低的事情。” 物理學家還表示，這樣的粒子可能應該在大型強子對撞機早期的執行中出現。儘管那些執行是在較低能量下進行的，但它們仍然足以產生750 GeV質量範圍內的粒子，但研究人員在那裡只看到了非常微小的跡象。然而，統計上的偶然現象是雙向的，也許那些執行只是碰巧相對空虛。
ATLAS看到的訊號比“背景”——即標準規範內的正常粒子——預期的多出約10個粒子，這是在大約10億次質子碰撞之後的結果。根據科學家昨天展示的圖表，CMS看到了大約三個。這些計數聽起來可能微不足道，但實驗非常靈敏，並且對他們期望看到的任何給定質量的粒子數量都有非常精確的預測，因此結果具有統計學意義。 儘管如此，“這不是一項發現，而是一項潛在的發現，”Olsen說。
迫不及待的物理學家們不必等待太久就能瞭解真相。明年從大型強子對撞機返回的資料應該很快就會證實或證偽可能存在的新粒子。 “我當然希望我們將來會得到一些有趣的東西，但我們不知道，”Bloom說。“如果這些結果最終證明是最初的線索，那麼幾年後當我們回顧今天時，我們會說，‘那是我們第一次開始看到跡象的時候。’ 我認為這有點像一個預告片。”