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大型强子对撞机发现新型粒子 或为上帝粒子变种

大型强子对撞机发现新型粒子 或为上帝粒子变种
大型强子对撞机(LHC)近日或发现了一种具有“石破天惊”意义的新型基本粒子。该粒子可能是希格斯玻色子的一大变种。这一发现一旦得到确认,将会改变我们对宇宙运作方式的理解。本图显示了 LHC 中成对质子(标为绿色)的产生场景。

大型强子对撞机发现新型粒子 或为上帝粒子变种
作出这一发现时,物理学家在两台 LHC 探测器收集的数据中发现了一些意料之外的能量激增现象。这些激增的能量高达 750 十亿电子伏(GeV)。科学家认为,这一现象是超级高能质子相撞的结果。

大型强子对撞机发现新型粒子 或为上帝粒子变种
就在上个月,LHC 刚刚打破了另一项记录,让专家得以对只有宇宙大爆炸后才存在的一种物质状态进行研究。图为 LHC 中铅离子相撞的情景。

大型强子对撞机发现新型粒子 或为上帝粒子变种
LCH 让铅离子在 1045 万亿电子伏特的能量下相撞,比此前该类型的任何一次实验都高出两倍之多。实验中的温度更是高达数万亿摄氏度。图为铅离子在 ALICE 中相撞的情景。

大型强子对撞机发现新型粒子 或为上帝粒子变种
欧洲核子研究组织的专家随后展开了紧锣密鼓的研究,对 LHC 进行了重新配置,从而有了本次突破性的发现。图为铅离子在 LHCb 中相撞的情景。

大型强子对撞机发现新型粒子 或为上帝粒子变种
今年 5 月,LHC 将亚原子粒子相撞,创下了一项新的记录。 在这一世界上最大的粒子加速器升级换代了两年多之后,它所能达到的能量是之前的两倍还要多。这为它的巨型探测器涉足“新物理”领域创造了条件,如研究高级时空维度和暗物质等。

  新浪科技讯,北京时间 12 月 18 日消息,据国外媒体报道,大型强子对撞机(LHC)近日或发现了一种具有“石破天惊”意义的新型基本粒子。该粒子可能是希格斯玻色子的一大变种。这一发现一旦得到确认,将会改变我们对宇宙运作方式的理解。

  作出这一发现时,物理学家在两台 LHC 探测器收集的数据中发现了一些意料之外的能量激增现象。这些激增的能量高达 750 十亿电子伏(GeV)。科学家认为,这一现象是超级高能质子相撞的结果。LHC 的紧凑μ子线圈(CMS)和超导环场探测器(ATLAS)都检测到了这一变化。

  在这些能量水平上,科学家发现,当质子等质量较大的粒子相撞时,光子数量就会大幅增加。如果上述能量激增现象得到证实,就说明质子碰撞会制造出新的粒子。科学家称,这将有助于他们对用来解释宇宙中粒子运作方式的“标准模型”做出修改。“我想,目前还没有人认为这是一件板上钉钉的事,”研究人员之一、纽约大学的凯尔·克兰默(Kyle Cranmer)说道,“但如果这是真的,那就是一件石破天惊的大事了。”

  一种理论认为,这种粒子是希格斯玻色子的一种质量更大的形式。另外一种理论则认为,该粒子为引力子。而一旦发现了引力子,我们便能证实新的时空维度的存在。法国物理学家亚当·法尔科夫斯基(Adam Falkowski)连续好几天时间,在自己的推特上发表与本次研究结果有关的暗示。“该粒子最可能是某一大型结构的一小部分,可能与电弱对称性破缺和标准模型的层级问题有关。”法尔科夫斯基写道。“如果该信号真实存在的话,这可能就标志着粒子物理学的黄金时代的开始。”

  但研究人员并没有对此感觉特别兴奋。美国知名科技博客 Gizmodo 指出,最可能的一种解释是,这两次独立的实验都发现了这一现象,只不过是出于巧合而已。

  就在上个月,LHC 刚刚打破了另一项记录,让专家得以对只有宇宙大爆炸后才存在的一种物质状态进行研究。在这项研究中,LCH 让铅离子在 1045 万亿电子伏特的能量下相撞,比此前该类型的任何一次实验都高出两倍之多。实验中的温度更是高达数万亿摄氏度。

  欧洲核子研究组织的专家随后展开了紧锣密鼓的研究,对 LHC 进行了重新配置,从而有了本次突破性的发现。今年 11 月 17 日,专家让一些重离子束相撞,并于几天后宣布它们进入了稳定状态。“作为 LCH 丰富的研究项目的一部分,每年花上一个多月时间让离子相撞是我们的一项传统。” 欧洲核子研究组织的总干事罗尔夫·赫尔(Rolf Heur)说道。“但今年的情况比较特殊,因为我们的实验能量比之前都高,而且研究的宇宙阶段比此前都要早。”

  在宇宙诞生伊始,物质都是以极热、极稠密的状态存在的。这些像汤一样的混合物主要由夸克和胶子构成,而它们现在则是质子和中子的组成部分。“我们希望能用离子碰撞解决宇宙形成初期的一系列问题。而在 LHC 停工休整期间,我们为了这一目的,专门对其进行了设计和改进。”

  “例如,我们很希望弄清能量的增加是如何影响粲偶素的形成的,并在统计学的帮助下对重夸克和‘喷射淬火’现象展开进一步了解。”

  “我们正在通力合作,准备踏上新的发现之旅。”

  通过增加铅离子碰撞的能量,LHC 产生的夸克和胶子等离子体的数量和温度也随之增加。对这一材料的研究能够让科学家对生命的起源产生新的理解。进一步的碰撞结果将由大型强子对撞机底夸克实验(LHCb)予以记录,且使用的数据将从四次大型 LHC 实验中收集而来。“对于研究大型强子对撞机底夸克实验中的未知因素来说,这将是令人激动的一步。该实验具有非常精确的粒子识别能力。” LHCb 项目发言人盖伊·威尔金森(Guy Wilkinson)说道。

  “我们的探测器能够让我们成功开展测量,并与 LHC 环线上其它研究所的合作伙伴的测量结果相互补充。”

  今年 5 月,LHC 将亚原子粒子相撞,创下了一项新的记录。在这一世界上最大的粒子加速器升级换代了两年多之后,它所能达到的能量是之前的两倍还要多。这为它的巨型探测器涉足“新物理”领域创造了条件,如研究高级时空维度和暗物质等。

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