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为什么“X17”粒子和新的第五种基本力很可能不存在
最后更新: 2019-12-12 08:40:48导读过去物理学认为,正因为引力、电磁力、强核力、弱核力这四种基本物理力的存在,才演化出宇宙、太阳系和地球。随着科技的不断进步,有物理学家认为,宇宙中还存在第五种基本力。 2016年,一支来自匈牙利的研究团队观测到铍-8同位素的怪异衰变过程,似乎被一种未知力量控制。该团队认为,出现的“异常”可以用一种未知的粒子(X17)产生来解释,新粒子可能是一种新的自然界基本力存在的证据。近期,同一团队宣称在氦-4核衰变中又发现了类似的情况。 究竟新粒子和新的第五基本力是否存在?11月26日,美国理论天体物理学家伊森•西格尔(Ethan Siegel)在《福布斯》杂志上刊文指出,现在大家应有的态度,是假设“X17粒子”是实验错误,而不是保证诺贝尔奖。在完全独立的团队使用完全独立的设计,成功地复制前面的这两个实验结果之前,请保持极高度的怀疑。以下为原文的翻译内容,以飨读者。【译/程小康 校/王孟源】
物理学实验中经常出现与我们目前对宇宙的理解有矛盾的结果。其原因,有时是因为实验设计或执行步骤做错了,所以得到错误的结果。有时则是分析方法的问题,理解和诠释实验数据的思路错了。此外,有些时候实验是完全正确的,但是与实验对比的理论计算细节是错误的,这些计算必须重做,但并不影响原本理论架构的正确性。
2014年在大型强子对撞机(LHC)中,其发生的一次高能碰撞所产生的粒子轨迹,显示出许多新粒子的诞生。只要有足够的能量和足够多的碰撞,就有可能创造出自然界允许(存在)的任何新粒子。如果“X17”粒子是真实的,为什么之前的和如今的对撞机从来没有见过它?
在实验与理论计算有冲突的情况下,优先级最后的可能性才是我们发现了宇宙中的全新的东西。如果你阅读过有关第五基本力和新粒子(即“X17”粒子)可能存在的炒作文章,你或许会认为我们正处在一场科学革命的风口浪尖。
但这个“X17”粒子与第五基本力存在的假设几乎可以肯定是错误的,大量的科学证据可以证明这一点。以下是你需要知道的几点:
1976年Fermilab测量出的电子-正电子对产生速率图 ,其函数方程中质量不变。在(横轴)能量为 6GeV左右处出现的峰值最初被识别为一种新粒子,这种被命名为“Oops-Leon”粒子,后来发现它并不存在。这种被“Oops(错误)”识别的情况在历史上多次出现
实验物理学是一个很困难的把戏,其中有许多可能的陷阱需要理解和跨越。多年来,物理学家对于宣布新的物理发现变得越来越谨慎,因为大量新发现被宣布并发表后,又必须被退回去。
上面所说的这一情况并不局限于早期历史上的事件(比如前文所说“Oops-Leon”粒子就是一个纯粹噪音式的统计波动,当时被错误地认知为新发现),也包括现代的例子(2010年以后),比如:
•比光还快的中微子是OPERA实验的结果,结果被发现是因为设备故障导致的。
•之前架设在南极的BICEP2望远镜探测到的宇宙原初引力波,其实是由于对普朗克卫星和银河星际尘埃的错误假设导致的。
•LHC对撞机得到双光子输出盈余所揣测的新粒子,结果又只是一个统计波动,后来随着数据的增多而消失了。
【译者注:悟空卫星发现的所谓暗物质也是一个例子。】
2015年,利用LHC对撞机,欧洲的ATLAS与CMS两个课题组在两个高能光子信号中意外地发现,在750Gev附近似乎埋藏着另一个新粒子,之后的更多的统计数据证明,新粒子并不存在。这样的数据统计偏差就容易把科学家引入歧途
在科学领域,你不能害怕犯错误,但你必须意识到错误很常见,可能来自意想不到的地方。科学家的工作不应该是急着炒作自己一厢情愿的成功许愿,尽管这个可能性看来不是零。我们该做的是对整个实验进行细致地审查。只有抱着这样怀疑的心态,我们才能以客观、科学的态度分析和批判自己的实验证据,而这正是科学家的基本责任。
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本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 柳叶刀 
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