据英国广播公司(BBC)网站报道，人们想知道大型强子对撞机(LHC)作为世界上最强大的机器，在去年高调重启后是否发现了新的粒子。

也许在你的感觉中，自从这个超级设备在2015年4月宣布完成技术升级重启后，似乎没有太多消息，但事实并非如此。来自世界各地的物理学家正在花时间分析由世界上最强大的粒子加速器产生的海量数据。升级后的大型强子对撞机与之前的相比，具有无与伦比的能级和强度。

大型强子对撞机的位置和结构示意图

未知信号

科学家们所做的一切努力可能都不会白费，因为在瑞士日内瓦欧洲核中心(CERN)的办公室和走廊里，这里的气氛越来越笼罩在兴奋之中，人们正在热烈讨论大型强子对撞机粒子碰撞数据中出现的一个未知信号。

大型强子对撞机高速对撞两个质子流，然后科学家在碰撞产生的“粒子碎片”中寻找未知粒子种类。

就在去年，在数万亿次这样的碰撞案例中，科学家们注意到，期间产生的光子数超过了理论计算，用物理学家的话说，出现了一个“峰值”。更具体地说，科学家发现总质量的光子对数量太大。

这可能意味着存在一种新的未知大质量粒子，它比欧洲粒子物理研究所(CERN)2012年发现的希格斯玻色子大6倍。

如果我们能证明科学家发现了一种新的粒子，那将是极其激动人心的消息，因为被主流科学界广泛接受的著名的“标准模型”并不能解释我们在周围世界目睹的所有现象。

比如标准模型中没有暗物质的解释，暗物质构成了我们宇宙的24%。因此，欧洲粒子物理研究所的科学家们一直在努力探索新的物理现象，这些现象可能会使我们对宇宙有更深入的了解。

自2008年9月投入运行以来，出现了疑似信号，然后被否认。这样的数据误差是预料之中的，正常情况下，随着越来越多后续数据的涌入，这样的疑似信号很快就会消失。

另一个探测器安装在大型强子对撞机上。这个探测器和另一个探测器CMS探测到的信号激发了人们的想象力

我还不能说

英国曼彻斯特大学粒子物理主任斯蒂芬？索德纳-雷姆邦德(？——)教授指出：“我们需要更多的数据来证实这个信号不会逐渐消失，而在此之前，我们必须非常谨慎。人们之所以兴奋，是因为这个信号出现在两个探测器(和CMS)的数据中，位置几乎是一样的。但即便如此，我们还是无法下结论。”

在粒子物理中，有一个宣布新发现的统计阈值，叫做“五西格马”。这个标准的统计意义是某个信号为假的概率小于350万分之一，大致相当于你扔硬币时的22次，其中连续21次都是同侧朝上。

目前针对这种不正常的情况，有科学家在预印网站上传了一些论文试图解释。然而，在过去几周，有传言称，随着更多数据的分析，这一异常信号正显示出减弱的迹象。

到今年夏天结束时，大型强子对撞机实验组计划在美国芝加哥的一次会议上发布最新结果，其中包含的数据将比现在多得多。事实上，根据欧洲核中心的数据，2016年大型强子对撞机收集的数据现在已经超过了2015年全年的数据。

所以接下来的几周对于判断这个信号是真信号还是假信号很重要。目前不能排除这种可能性。

然而，如果这确实是一个真实的信号，那么我们实际上对它的基本性质有了一些了解。举个例子，如果这个粒子确实存在，那么我们知道它会衰变为两个光子，它的自旋数一定是0或者2。在物理学中，粒子自旋是基本粒子的量子性质之一，具有许多重要的实际意义，如应用于磁共振成像(MRI)。

如果这个粒子的自旋是0，就像希格斯玻色子一样，那么它可能是2012年发现的这个叫做“上帝粒子”的神秘粒子的近亲，但是质量更大。

另一方面，如果这个粒子的自旋数是2，那么很容易想到引力，引力是一种仍然纯粹在理论层面上的粒子类型，它给了物质第四个力，即引力。引力是物理学中的一大谜团，标准模型中至今没有相应的解释。

然而，一些物理学家对用引力子的概念来解释引力持怀疑态度，并倾向于寻找其他方法来解释自然界中的第四种基本力。

在数万亿次这样的碰撞中，科学家们注意到光子的数量超过了理论计算，用物理学家的话说，有一个“峰值”。更具体地说，科学家发现总质量为750GeV的光子对数量太大

超对称理论的死刑？

许多在大型强子对撞机项目中工作的物理学家长期致力于探索一种相对主流的理论，称为“超对称性”。根据理论，标准模型中存在的所有粒子类型都应该有一个对称的粒子，但还没有被发现。根据这个理论，希格斯的超对称粒子叫“希格斯诺”，胶子的超对称粒子叫“胶子”，以此类推。

但是不管这个750GeV信号是什么，物理学家们都确信它不应该是第一个

被发现的超对称粒子。索德纳-雷姆邦德教授指出：“发现某种现有物理学理论无法解释的东西是非常令人兴奋的，因为这就意味着存在着某种尚未被理解的基本理论。”

如果这一信号最终被认为为一种新粒子的发现，那么它将不会是孤立的。

索德纳-雷姆邦德教授表示：“在理想情况下，如果这一信号最终被证实，那么其他新的粒子也有可能以类似的方式被识别出来。”

超过1000枚偶极磁铁将两束粒子流加速到接近光速的速度并实现对撞

到目前为止在大型强子对撞机项目中还尚未发现任何超对称现象存在的迹象，这一结果已经导致该理论的某些简化版本被排除，其余版本也正面临着巨大压力，甚至很多人认为整个超对称理论都大型强子对撞机最新动态正面临着生死分界。不过，也有物理学家们指出，大型强子对撞机到目前为止所作的探索还远没有到能够彻底排除超对称理论可能性的地步，还需要未来进一步的研究。

索德纳-雷姆邦德教授指出：“超对称并非人们突发奇想得出来的，它能够对标准模型中一些无法解决的问题给出合理解释。”因此，他认为我们当前还不能草率地抛弃超对称理论。

但不管这个750GeV的信号最终被证实或者排除，科学家们都强调指出，大型强子对撞机是一个长期项目，在未来数十年内都将继续开展探索工作。

尽管当初找到希格斯-玻色子的工作相对顺利，很快就有了结果，但这并非常态，并非每年都能出现这样重大的进展。或许我们应该接受这样一种现实，那就是宇宙还不打算这么快就向我们展示自己全部的秘密。

大型强子对撞机 黑洞 什么是超大对撞机

据国外媒体报道，目前世界上最大的原子对撞机——大型强子对撞机已经“诞生”了罕见的四胞胎，被称为“顶夸克”。

主导亚原子相互作用的主流物理理论“标准模型”预言了这种四胞胎的存在，但最新的物理理论表明，它们的形成量可能超过标准模型的预测。发现四足粒子是检验这一理论的第一步，这一最新发现是在会议上宣布的。

根据2019年出版的《物理评论D》杂志报道，顶夸克是已知最重的基本亚原子粒子，每个顶夸克的质量约等于一个钨原子。但是，每个顶夸克都比质子小得多，这意味着顶夸克不仅保留了最重粒子的记录，而且是已知的密度最大的质量形式。

虽然在大爆炸后的最早阶段就形成了大量的顶夸克，但是它们的寿命很短，在万亿分之一秒左右就完全消失了。如今，能够产生和观察到顶夸克的唯一环境是在大型粒子加速器中。

1995年，科学家们首次在费米实验室兆电子伏加速器中发现了顶夸克。费米实验室位于美国芝加哥郊外，是当时最强大的粒子加速器，已经退役。

2011年，大型强子对撞机假设地幔是世界上最强大的粒子加速器。对撞机由近万个强大的磁环组成，排列成周长27公里的环形结构，加速两个质子束向相反方向运行。它们以13万亿电子伏的能量碰撞，碰撞频率比兆电子伏加速器高100倍。

1995年，粒子束在费米实验室兆电子伏加速器中碰撞，形成顶夸克和反物质夸克对，但这些碰撞每隔几天才发生一次。相比之下，在弯曲型大型强子对撞机(LHC)实验和紧凑介子螺线管实验(CMS)中，大约每秒钟就会形成一对能量更高、碰撞频率更高的顶夸克。

在最近的实验中，研究人员正在寻找两组顶夸克/反夸克对同时产生的现象。按照标准模型预测这些更复杂的碰撞事件，碰撞频率应该是一对顶夸克碰撞事件的7万倍。在寻找新粒子时，观察碰撞发生的可能性有多大是很重要的。结果可以用西格玛单位()来衡量。

在粒子物理中，宣布发现顶夸克的金标准是5以上，也就是说目前的观测结果是随机波动造成的，出现的概率只有350万分之一。三西格玛是指观察信号偶然出现的概率只有740分之一。据费米实验室研究人员称，这是观测结果的“最好证据”。目前，顶夸克产生四胞胎的证据不足以被宣布为新发现。

2015年至2018年，物理学家在CMS仪器采集的数据中寻找四重顶夸克。实验小组声称他们已经看到了4.3西格玛水平的四个顶夸克的形成。同时《欧洲物理杂志C》发表论文称，CMS仪器研究人员发现的四重顶夸克只有2.6 sigma，实验前用CMS仪器预测四重顶夸克的置信度为2.6 sigma。

仪器观测到的显著性可能只是偶然的，也可能只是一种迹象，表明四胞胎顶部夸克的产生比标准模型预测的更为普遍，这也可能意味着测量结果是物理学上一个意想不到的新线索。研究人员说，大型强子对撞机下一次运行产生的额外数据和所使用的分析技术的进一步扩展将提高这一具有挑战性的测量的准确性。

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