图表上的一点波动，仅仅代表少量粒子，就让物理学界沸腾起来。位于瑞士的大型强子对撞机（LHC）是地球上最大的粒子加速器。该中心科学家昨天报告说，他们的机器可能产生了一种全新的粒子，这种粒子未被纳入已知的粒子物理学标准模型定律中。他们的结果基于4月至11月收集的数据，此前大型强子对撞机开始以近乎先前运行两倍的能量对质子进行对撞。这些结果尚无定论，许多物理学家警告说，这种波动很可能只是统计上的偶然现象。尽管如此，这一发现已经在不到一天的时间内催生了至少10篇新论文，提出了对该粒子的理论解释，并使世界各地物理学系的走廊和黑板上议论纷纷。
华沙理论物理研究所的物理学家、欧洲核子研究中心理论组的成员Adam Falkowski说：“这是我们长期以来一直期待的事情。” “当然，我们也意识到这可能什么都不是。但对于我们这一代人来说，这是第一次出现超出标准模型之外的物理学的非常强烈、相当可靠的信号，所以这绝对令人兴奋。” 当然，其他人也附和了通常的谨慎论调：“非凡的主张需要非凡的证据，而这还不是，”哥伦比亚大学物理学家Peter Woit在他的博客中写道。
然而，如果大型强子对撞机真的发现了新粒子，那么最大的问题是：它是什么？ 从其在大型强子对撞机上的特征来看，该粒子的质量必须约为750吉电子伏特（GeV），约为质子质量的750倍，并且将属于玻色子类别，这意味着其自旋具有整数值。一些理论家表示，这个新出现的粒子看起来像是希格斯玻色子的更重表亲，希格斯玻色子大约在四年前也首次在大型强子对撞机上以数据中一个非常有趣的微小信号的形式出现。或者它可能是一种进入暗物质领域的门户粒子——因为这种粒子几乎立即衰变，就其本身而言，它无法解释似乎在太空中无处不在的隐形物质，但它可能是与暗物质粒子通信的信使，理论家们推测。另一种假设的替代方案是，它是引力子，即预测的引力力的载体粒子。
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普林斯顿大学物理学家Jim Olsen说：“除了我们已经知道的宇宙所包含的物质之外，它还可能是很多种东西。” 他展示了CMS的结果。“在今天之前，没有任何理论论文预测我们会发现这个。” 许多科学家一直希望大型强子对撞机能够证明一种名为超对称的理论，该理论预测了许多额外的“伙伴”粒子，以匹配我们已经知道的粒子。然而，750 GeV的粒子不会是这些伙伴之一。 “即使这个信号最终被证明是正确的，它也并没有明显告诉我们任何关于是否存在超对称的信息，”斯坦福大学理论家Peter Graham说。
大型强子对撞机运行团队正在查看数据读数，此时质子在加速器27公里长的环形隧道内发生碰撞。
图片来源：欧洲核子研究中心
科学家说，结果最引人注目的是，大型强子对撞机的两个实验——ATLAS和CMS（紧凑渺子线圈），它们使用不同的装置并对其独立的数据集进行完全独立的分析，都看到了大致相同事物的迹象。 “仅在ATLAS中就存在明显的超出，这本身就很有趣，但是，两个实验在同一位置看到它，这一事实增加了可信度，”Falkowski说。“这大大降低了它是随机波动的可能性。” 然而，仍然有理由持怀疑态度。 “如果你在很多地方观察，你很有可能在至少一个地方看到波动，”内布拉斯加大学林肯分校的Ken Bloom说，他是CMS团队的成员。“我个人的猜测是，这很可能是一种波动。我们一直都能看到像这样意义相对较低的事情。” 物理学家还表示，这样的粒子可能应该在大型强子对撞机早期的运行中出现。尽管那些运行是在较低能量下进行的，但它们仍然足以产生750 GeV质量范围内的粒子，但研究人员在那里只看到了非常微小的迹象。然而，统计上的偶然现象是双向的，也许那些运行只是碰巧相对空虚。
ATLAS看到的信号比“背景”——即标准规范内的正常粒子——预期的多出约10个粒子，这是在大约10亿次质子碰撞之后的结果。根据科学家昨天展示的图表，CMS看到了大约三个。这些计数听起来可能微不足道，但实验非常灵敏，并且对他们期望看到的任何给定质量的粒子数量都有非常精确的预测，因此结果具有统计学意义。 尽管如此，“这不是一项发现，而是一项潜在的发现，”Olsen说。
迫不及待的物理学家们不必等待太久就能了解真相。明年从大型强子对撞机返回的数据应该很快就会证实或证伪可能存在的新粒子。 “我当然希望我们将来会得到一些有趣的东西，但我们不知道，”Bloom说。“如果这些结果最终证明是最初的线索，那么几年后当我们回顾今天时，我们会说，‘那是我们第一次开始看到迹象的时候。’ 我认为这有点像一个预告片。”