第1章 超重的玻色子(1/2)
公元二零二二年四月,美国伊利诺伊州,芝加哥郊外的巴达维亚草原。春寒料峭,夜色深沉,唯有美国能源部费米国家加速器实验室(Ferib)那片庞大的建筑群,依旧灯火通明,仿佛一头蛰伏在黑暗中的钢铁巨兽,正躁动不安地闪烁着它的电子复眼。实验室主会议室内,气氛凝重得近乎凝固。一场注定要载入物理学史册的新闻发布会正在进行。cdF(llider detector at Ferib)国际合作组的数百名科学家,经过长达十年的数据收集、缜密分析和反复核查,即将向全世界公布他们对w玻色子质量 的最新、也是最精确的测量结果。全球各大科学媒体、顶尖物理学家通过线上线下的方式,屏息以待。
cdF合作组发言人,一位头发花白、面容严肃的实验物理学家,站在演讲台前。他身后的大屏幕上,显示着复杂的对撞事件图、探测器示意图和堆积如山的统计分析数据。他没有过多的寒暄,直接切入核心,语气平静却带着不容置疑的重量:
“女士们,先生们,经过对费米实验室tevatron对撞机在2002年至2011年间运行所积累的全部数据的最终分析,我们cdF合作组得出w玻色子质量的最新测量值为:”
他略微停顿,仿佛在积蓄力量,然后清晰地、一字一顿地念出那个即将掀起巨浪的数字:
“80,433.5 ± 6.4 V\/c2。”
数字显示在大屏幕中央,伴随着详细的误差棒和置信区间。会场内出现了一瞬间的死寂,随即被压抑不住的倒吸冷气声和窃窃私语所取代。许多在场的理论物理学家几乎立刻在心中进行了心算——这个数值,与基于标准模型(Standard odel)理论、结合其他精密实验(如Lhc的测量)所预言的最佳值 80,357 ± 6 V\/c2 相比,高出约 76 V\/c2!更关键的是,其误差范围极小,使得这一差异达到了惊人的 7个标准误差(7 siga)!
7个siga!
在粒子物理领域,这是一个具有魔力的数字。5个siga通常被视为“发现”的金标准,而7个siga,意味着由于统计涨落导致这一差异的概率小于百亿分之一!这几乎宣判了“这只是一个偶然波动”的可能性死刑。
“根据我们的分析,这一结果的置信度超过99.9999%。”发言人补充道,他的声音依旧平稳,但这句话如同在滚沸的油锅中滴入冷水,瞬间引爆了全场!记者席上的闪光灯亮成一片,快门声密集如雨。线上参会的物理学家聊天框里,信息如洪水般刷屏,充斥着“wow!”、“Incredible!”、“this is huge!”的惊叹。
“这不可能是系统误差!”台下一位资深理论物理学家失态地喃喃自语,手中的电子笔在平板电脑上疯狂地演算着,试图引入任何已知的标准模型有效场论的高阶修正、qcd(量子色动力学)的非微扰效应 或者探测器校准的不确定性 来解释这个差异,但眉头越皱越紧,最终颓然放下笔。差距太大了,大到了已知理论框架的“调参”几乎无法弥补的程度。
消息像病毒一样,通过互联网瞬间传遍了全球每一个物理相关的角落。arxiv预印本服务器上,在结果公布后的几小时内,标题含有“w boson ass anoaly”、“beyond Standard odel”、“New physics fro cdF”的论文如同雨后春笋般涌现,数量激增。学术社交媒体和论坛上,讨论热度瞬间爆炸:
“标准模型的黄昏到了吗?”
“这是新物理的黎明!”
“或许存在一种未知的重矢量玻色子(Z‘)或新的希格斯粒子在作祟?”
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