大型强子对撞机重启实验：标准模型或将改变

3月11日消息，据国外媒体报道，去年12月，大型强子对撞机探测器首次发现一种比希格斯玻色子重6倍的粒子。这种粒子的存在用现有的模型无法解释，这一重大发现有可能帮助科学家继续发现一整组新型粒子，甚至发现第五种基本力。不过，最初的发现成果并不足以证实这种粒子的真正存在。随着下个月大型强子对撞机再次启动，科学家们将实施更多的探测实验。

去年12月，大型强子对撞机的两大探测器ATLAS和CMS发现一种新粒子存在的迹象。这种疑似新粒子比希格斯玻色子重6倍。大型强子对撞机将于下个月重新实施对撞实验，到夏天时将可以得到确切的结果，最终结果要么证实要么驳斥这种粒子的存在。

▲示意图：大型强子对撞机CMS探测器正在测量两束高能光子束的能量(以红色标注)。

在去年12月大型强子对撞机的对撞实验中，两组独立的探测器发现一种疑似粒子的存在，这种粒子比希格斯玻色子重6倍。如果这一发现被证实为真，而不是探测过程中的波动，那么这将是粒子物理学领域的重大发现。英国伦敦国王学院理论物理学家约翰-埃利斯教授表示，“如果它真的存在，这将是完全超出标准模型之外的事物，它只是一大组新型粒子的冰山一角。”

大型强子对撞机的两大探测器ATLAS和CMS是通过计算衰变成光子的粒子来发现新物理现象的。测量光子是探测新物理现象的较好途径，因为光子比较容易探测，而且物理学家大概知道预期的结果。他们分别单独测量光子，这些光子的综合能量达750十亿电子伏。当粒子衰变成光子时，释放出的能量相当于它们的质量乘以光速的平方。这和爱因斯坦提出的质能方程相一致。埃利斯解释说，“它的重量与750十亿电子伏能量相当，即比希格斯玻色子重6倍。”

▲当粒子衰变成光子时，释放出的能量相当于它们的质量乘以光速的平方。这和爱因斯坦提出的质能方程相一致。埃利斯解释说，“它的重量与750十亿电子伏能量相当，即比希格斯玻色子重6倍”

这种新型粒子(如果存在)无法用标准模型来解释，因此这必然导致全新的粒子物理学领域的出现。一些人认为，这可能会导致第五种基本力的发现。

▲希格斯玻色子之名源自物理学家希格斯。

这次对撞和首次发现希格斯玻色子迹象时的对撞类似。两者不同之处在于，希格斯玻色子的存在已经被预言，而标准模型从未预言过这种粒子(如果存在的话)。因此，这种粒子如果真的存在，它将带领物理学家进入一个全新的世界，并发现一组全新的粒子。标准模型认为，宇宙中的万事万物都是由基本粒子组成的，这些粒子由四种基本力控制，即引力、电磁力、弱核力和强核力，这些力作用范围不同。

这种新型粒子(如果存在)无法用标准模型来解释，因此这必然导致全新的粒子物理学领域的出现。一些人认为，这可能会导致第五种基本力的发现。埃利斯表示，“这是有可能的，肯定有一组未知粒子来解释这种新粒子的衰变，也许还可以解释它是如何产生的。”这是一个令人振奋的发现，因为标准模型还有许多问题解释不清，因此科学家们希望能够取得新突破，发现新的理论。

然而，目前所取得的观测数据尚不足以证实一种新粒子的存在。欧洲粒子物理研究所物理学家需要确认这种观测结果并非是一种偶然，因此他们需要搜集更多的数据，期待再次发现这种粒子。大型强子对撞机将于下个月重新实施对撞实验，到夏天时将可以得到确切的结果，最终结果要么证实要么驳斥这种粒子的存在。

IT之家注：在粒子物理学里，标准模型（英语：Standard Model, SM）是一套描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论，由62种基本粒子构成。

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