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(《环球科学》专栏,勿转)

流言区别于谣言的地方是流言可能是事实,而谣言则是故意捏造的假消息或假信息,所以中文里有“造谣”这个词。凯斯•桑斯坦的On Rumors翻译成《谣言》并不妥,虽然rumor含有谣言的意思,但更为准确的对应是流言。

我认真解释流言这个词,是因为最近不仅在物理界流言多,年后,在中国整个国家都在为流言所兴奋。物理界令人兴奋的流言莫过于发生在高能粒子物理界的了,从去年开始,一直不断。最令人兴奋的是去年12月3号从欧洲传出来的关于希格斯粒子的流言。当时网络上传说,欧洲核子中心的大型强子对撞机的两个大型探测器ATLAS和CMS都看到了希格斯粒子的踪迹,前者的证据有3.5个标准误差置信度,后者有2.5个标准误差置信度(这里,一个标准误差指的是钟形分布中的68%的区间)。12月13号,两个大型探测器研究组在欧洲核子中心举行了联合学术报告,我们得知,流言的内容是真实的。稍有不同的是,ALTAS公布的初步分析结果是,希格斯粒子的证据是3.6个标准误差,而CMS的初步分析结果的置信度是2.6个标准误差。这些比流言所传的稍稍强一点。

 

关于两个实验组的初步结果,我写了三篇文章,最为具体的是南方周末那篇。如果读者需要了解更多的技术细节,请参读那篇文章。这两个人数都超过三千人的实验组实在太用功了,不仅在极短的时间内在去年圣诞节前得出初步结果,最近,也超出预期地发表了更为细致的结果。本来,大家一直认为他们将在三月份发表含有具体结果的论文,出乎意料地他们在2月8号就公布了部分论文。让我们感到高兴的是,CMS还得出了比初步结果更好的结论,原来的2.6个标准误差被提高到3.1个标准误差。据说,CMS一直有些不服ATLAS较好的结果,因为他们搜寻了更多的数据,但结果却不如后者。幸运的是,他们在希格斯粒子衰变成两个光子的频道中看到了新的迹象,这是他们提高置信度的原因。人们预计,三月份两个组将发表两个组综合数据得到的科学结果。

除了更为细致的结果,我们没有在2月份发表的为数不少的技术性论文中得到比12月更多的信息。但是,流言渠道却传出一些信息。例如,大型强子对撞机的科学家们正在法国开会,讨论开春如何重新启动对撞机。有两个方案,一个方案是继续在去年的能量上运行对撞机,也就是说,每个质子的能量还是3.5万亿电子伏,这样的运转更加安全,但有些保守,即使如此,得到的数据将是去年的三倍左右。另一个方案是将每个质子的能量提到到4万亿电子伏,提高能量有两个好处,一个是有机会看到希格斯之外的粒子,另一个是数据量会增加近三分之一。但高能量的运转提高了风险,大约是3.5万电子伏风险的5倍(风险是某个内部连接被烧毁)。据估计,如果风险发生了,将耗费三个月时间来修复机器。

在我写这篇专栏的时候,消息传来,科学家们决定在4万亿电子伏能量上运行,就等欧洲核子中心主任盖章了。

2012年的运行计划主要目标是让ATLAS和CMS分别独立地发现希格斯粒子。注意“独立”这个词,这需要两个组分别获得足够多的数据和希格斯粒子证据。强调一下,粒子物理中一个发现成立的证据需要五个标准误差,相当于99.99994%可信度。技术上,如果在3.5万亿电子伏上运行,今年需要三倍于去年的数据,如果在4万亿电子伏上运行,稍稍超过去年的两倍即可。

说到CMS对双光子事件的研究,就想起一件近乎英雄传奇的事情,和CMS用来探测光子的探测器有关。CMS测量光子能量的量能器不同于ATLAS的,是用钨酸铅晶体做成的,虽然是晶体,拿起来却有铅块那么重。这些晶体来自俄国,1993年CMS开始与俄国军方合作,俄军方是为了发展激光。位于俄国的工厂每个月能生产九百个晶体,而整个CMS量能器需要七万五千个。经过15年的时间,他们终于获得了需要的所有晶体,在临近结束时,上海硅酸盐研究所每个月为CMS提供了130个晶体。

(大型强子对撞机的一个技术人员在组装钨酸铅晶体)

也许希格斯粒子并不是今年大型强子对撞发现的最重要的粒子,仅仅是也许。因为有流言说,顶夸克的超对称伙伴也许露了一小脸。粒子物理的标准模型中物质部分是夸克和轻子,夸克是组成原子核的基块。物理学家在过去几十年中一直将超对称看成最有希望的新物理规律,如果超对称成立,那么标准模型中的粒子只是这个世界中所有基本粒子的一半,另一半由于质量大我们至今没有看见,这另一半是已经发现的粒子的伙伴。顶夸克是标准模型中最重的粒子(比希格斯粒子还要重,如果希格斯粒子存在的话),奇怪的是,顶夸克的伙伴却是没有发现的一半粒子中最轻的。由于顶夸克的英文是top,所以顶夸克的超对称伙伴的名字就叫stop,s是超对称的缩写。2月3号,著名博客Motl在博客上写道,一个匿名者透露说,大型强子对撞机也许发现了stop,这位匿名人士的IP是哈佛大学的。与此同时,另一位知名理论家兼博客Jester在推特上说,在过去两天,一些理论家在谈论可能出现的顶夸克超对称伙伴。据说,2月14号在欧洲核子中心的一个学术报告也许和stop有关。

这真是十分有趣的事情,即使到了2月份,人们仍然可以在去年的数据中发现新东西。如果stop的流言变成事实,那么这个发现将是过去数十年中粒子物理中最重要的发现。

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李淼

李淼

341篇文章 6年前更新

男,1962年10月出生。中山大学天文与空间科学研究院院长,研究方向包括超弦理论、量子引力等。 1982年毕业于北京大学物理系,1984年在中国科技大学获理学硕士学位,1988年在该校获博士学位。1989年赴丹麦哥本哈根大学波尔研究所学习,1990年获哲学博士学位。1990年起先后在美Santa Barbara加州大学、布朗大学任研究助理、助理教授,1996年在芝加哥大学费米研究所任高级研究员。

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