粒子对撞机被三体人控制?《科学》新研究:W玻色子质量颠覆认知

来源:hao123百家号     时间:2022-04-11 17:43:22

在最近几年火爆全球的科幻作品《三体》中,三体星人往地球派遣了智子,智子能够影响地球粒子对撞机的实验结果,让地球的物理学发展停滞不前,最终锁死了地球的科技发展。科幻小说归科幻小说,然而在我们的现实世界中,也发生了同样“魔幻”的事情。

在最近发表于《科学》(Science)杂志上的一项新研究中,一个由来自世界各地的400名科学家组成的研究团队,报告了一个令人匪夷所思的研究成果:基本粒子的质量跟此前物理学家们用理论预测的差异太大了。

到底时测量的结果出了错误,还是物理学家们的理论出了错误?物理学家用来描述宇宙如何运行的宏大解释,可能有一些重大的新缺陷需要修补,因为基本粒子的质量比物理学家想象的要大。这可能是一件颠覆认知的事,高耸入云的物理学大厦,可能少了某些承重梁,可能存在结构上的错误,一旦证实,这座大厦可能要推倒重建。

德克萨斯农工大学(A&M)的粒子物理学家、美国政府费米国家加速器实验室的发言人戴夫·托巴克(Dave Toback)说:“这不仅仅是出了什么问题,这个结果如果被其他实验室复制,它字面上意味着我们对自然,对宇宙的理解有一些根本性的错误。”

实验室的物理学家们在十年时间里让粒子的速度接近光速,然后碰撞在一起,测量了400万的W玻色子的质量。这些亚原子粒子负责原子中心的基本力,在强烈的对撞过后,它们在衰变为其他粒子之前只存在了几分之一秒。“它们在宇宙的量子泡沫中不断地出现和消失,”托巴克说,W玻色子的质量与主流宇宙理论预测的质量差异太大,不可能是舍入误差或任何可以轻易解释的误差。

科学家们说,这一结果非同寻常,必须通过另一个实验加以证实,如果得到证实,这将是科学家们关于宇宙的详细规则的解释中最大的问题之一。杜克大学(Duke University)的物理学家、分析项目负责人阿什图什·V·科特瓦尔(Ashutosh V.Kotwal)说,这就像发现你家里有一个隐藏的房间。

科学家推测,可能存在一个未被发现的粒子与W玻色子相互作用——这可以解释这种差异。也许暗物质,宇宙中另一个鲜为人知的组成部分,可能起到了一定的作用。研究人员说,或者可能只是涉及到一些他们目前还不了解的物理学知识。

此前物理学家们通过理论预测到的标准模型表示,W玻色子的测量值应为80357000电子伏,误差值为±6电子伏。

费米团队的另一位科学家、意大利国家核物理研究所的研究主任乔治·基亚雷利(Giorgio Chiarelli)说:“我们(在粒子对撞实验中)发现W玻色子比这个预测值大。费米团队的在实验中测量发现W玻色子为80433000电子伏,误差值为±9电子伏。”

看起来差别不大,但在亚原子世界里差别很大。但该团队的专家都表示,如此巨大的差异,需要第二个团队提供额外的证据,而他们目前还没有证据。“这是一个非常精密的测量,需要了解各种微小效应的各种校准,”加利福尼亚大学圣塔巴巴拉的粒子物理学家克劳迪奥·坎帕纳里(Claudio Campagnari)说。

加州理工学院物理学家肖恩·M·卡罗尔(Sean M.Carroll)说,早些时候,其他团队对W玻色子进行的不太精确的测量发现它比预期的轻,所以“这个实验可能有点不可靠”,他没有参与这项研究,并表示“绝对值得非常认真地对待”。

这一发现很重要,因为它可能会对标准物理模型产生影响。科学家们早就知道标准模型并不完美,它不能很好地解释暗物质或引力。研究人员说,如果科学家要深入研究并修改它来解释这些发现,那么他们必须确保它在将来解释和预测其他粒子和力时,不会再抛出异常数学方程。

这是该模型反复出现的问题。一年前,另一个团队发现标准模型和μ介子反应的另一个问题。托巴克说:“量子力学真的很美也很奇怪。任何没有被量子力学深深困扰的人都不理解它。它总是轻易地推倒此前科学家们提出的理论。”

当然了,地球科技没有被三体人盯着,地球上也不会存在智子,这只是科学在发展过程中走的一点弯路,毕竟,在科学探索的历程中,从来就不存在平坦的大道。人类科学的进步,需要科学家们付出艰辛,进行漫长的探索。

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