关于一种新型粒子的证据消失了

大型强子对撞机的数据没有发现新型粒子的踪迹。

安德鲁·格兰特

物理学家认为从亚原子碎片中可能合成了一种新型粒子。然而，产生希格斯玻色子的对撞机给出的一个新的数据分析使得物理学家的希望破灭了。

“我们了解到，在希格斯粒子中没有明显隐藏着哥斯拉粒子。”加州大学的理论物理学家蒂姆·泰特说，“现在我们必须寻找这个新粒子的更微妙的迹象。”发现希格斯粒子之外的粒子可以帮助物理学家理解宇宙神秘的组成成分，例如暗物质。

2012年7月，对日内瓦附近的大型强子碰撞机（LHC）进行研究的物理学家宣布发现了希格斯玻色子。希格斯粒子是在那些被粒子物理标准模型预言的粒子中发现的最后一个粒子。

在质子碰撞碎片中发现了希格斯粒子的两个大型强子碰撞机CMS和ATLAS，没有直接观测到粒子。但是他们分析了希格斯粒子衰变时产生的碎片。希格斯粒子可以以多种方式衰变；一种情况是，希格斯粒子转变成一个顶夸克或者一个W玻色子，这两种粒子都会立即分解成两个可以长期存在且可以被观测到的光子。

在多种可以证明希格斯粒子存在的其衰变的产物中，光子是唯一一种数量比标准模型预计的生成量更多的粒子。这个有趣的光子过剩现象表明，一个希格斯粒子可以衰变成第三种未知的粒子，这种粒子会分解成更多的光子。

“我们都希望是这样。”多伦多大学的粒子物理学家、同时也是ATLAS实验小组中一员的皮埃尔·萨瓦尔表示。泰特估计，至少有100个研究人员对这种可以生成更多光子的粒子提出了构想。

但是2013年CMS更新了数据，这种光子过剩现象消失了。而且在2014年8月29日发布在arXiv.org网站上的一项研究中，ATLAS的物理学家宣布在他们的数据中光子过剩现象也消失了。

“我们没有得到存在一种新型粒子的强烈的暗示。”萨瓦尔表示。

虽然泰特承认，如果光子过剩现象得到支持，那么大家将会十分兴奋，但是他强调未来还会有大量机会。许多假定新型粒子和力的理论预测在LHC的数据和标准模型之间只有细微的偏差，在得到更多数据之前，这个影响太小而可以被忽略掉。

更多的数据正在研究当中。2013年2月，因更新设备，LHC被关闭了。但是它会在2015年春天继续工作。改进的对撞机将会使质子以更高的能量撞击在一起，这可能会产生第一代LHC无法获得的更重的粒子。另外，碰撞会更加频繁，可以提供更多的数据帮助物理学家从噪声中分离出信号。“为了找到新型粒子，我们会竭尽所能。”泰特说。