欧洲大型强子对撞机研究人员发现神秘粒子可能存在的线索

据英国《每日邮报》报道，欧洲大型强子对撞机(LHC)的研究人员近日表示，他们发现了一种物理学界搜寻了近50年的神秘粒子可能存在的线索。

自从1970年代被首次从理论上提出以来，物理学家们就一直在搜寻一种被称作“奇子”(odderon)的亚原子粒子。

在此之前，科学家们观察到粒子碰撞中事例中，质子之间只存在偶数数目的胶子交换。但最新的对撞数据中似乎隐约出现了数目为奇数的胶子交换案例。物理学家们认为，这项新发现或许将有望帮助澄清现有粒子物理学“标准模型”中的一些尚不明朗的部分。

美国堪萨斯大学物理与天文学系教授克里斯托弗·朗永(Christophe Royon)指出：“我们从上世纪1970年代开始就一直在进行着搜寻。”

在欧洲大型强子对撞机的实验中，存在一些在对撞之后仍然完好无损的质子案例。

而在此前的全部对撞实验中，科学家们都探测到质子之间发生了偶数数目的胶子交换，这是将组成质子的夸克之间相互结合在一起的作用力粒子。

专攻奇子研究的堪萨斯大学粒子物理学家蒂莫西·拉本(Timothy Raben)表示：“质子之间就像高速公路上的装运汽车的那种大型平板卡车。当两辆这样的卡车相撞时，卡车还在，但是上面装着的汽车可能就飞出来了，不再装在卡车上了。但和卡车的情况有所不同的是，这个过程甚至还会产生新的汽车(粒子)出来，因为撞击时大量的能量会被转化为物质。”

借助越来越高的能量和更加精准的对撞，研究人员近日发现一例似乎呈现奇数胶子的对撞案例。

相关研究结果近日以两篇独立论文的形式分别发表在了论文预印本网站arXiv上，以及欧洲核子中心的服务器上。

朗永表示：“直到现在，绝大多数的模型都认为胶子一定是成对出现的，一定是偶数。但是我们在更高的能级上测试了更多的案例。然后发现似乎存在着与现有模型并不符合的奇数数目胶子的情况。”

他说：“这可能是我们首次目睹奇数数目的胶子交换，或许存在着3个，5个，7个甚至更多奇数数目的胶子。”

研究人员们猜想，奇子的存在可能正是这种奇数数目的胶子背后的原因。

来自全球八个国家的100多位物理学家参与了这项实验，他们的努力将有望为现有的粒子物理标准模型丰富更多细节。

拉本表示：“这并非推翻标准模型，而是对这一模型内部某些模糊部分的澄清，这项工作将有望照亮其中尚不明朗的区域。”他说：“这些想法最早可以追溯到上世纪70年代，但在哪个时候我们就已经很清楚，我们在技术上不可能那么快就能发现奇子。因此尽管已经过去了几十年，奇子的存在仍然尚未被观察到。”

这项实验的名字叫做“全截面弹性散射探测器实验”(TOTEM)，其设计目的是检测那些没有在粒子对撞中被摧毁，但是出现轻微轨迹偏离的质子。

为了做到这一点，探测器被放置在对撞质子束流线附近几毫米处，专门捕捉那些未能参与对撞的质子。

随后，研究人员将这些结果与先前在较低能级条件下进行的对撞结果进行比对。

拉本表示：“当你的能级达到很高水平时，会产生可以被测量的束流对撞行为信号。但是这些高能增长信号会有不同的类型。不过到目前为止，我们还只需考虑其中的一种模式。”他说：“简单来说，这些数量会随着能量高低的变化而相应变化，我们需要做的是基本上就是测量不同信号之间的比值并做出相应判断。”