Det var en enorm spänning när Higgs-bosonen först upptäcktes 2012-en upptäckt som fick Nobelpriset för fysik 2013. Partikeln fullbordade den så kallade standardmodellen, vår nuvarande bästa teori om att förstå naturen på nivå med partiklar.

Nu tror forskare vid Large Hadron Collider (LHC) i Cern att de kan ha sett en annan partikel, detekteras som en topp vid en viss energi i data, även om fyndet ännu inte har bekräftats. Återigen är det mycket spänning bland partikelfysiker, men den här gången blandas det med en känsla av ångest. Till skillnad från Higgs -partikeln, som bekräftade vår förståelse av den fysiska verkligheten, denna nya partikel verkar hota den.

Det nya resultatet - som består av en mystisk bult i data vid 28 GeV (en enhet för energi) - har publicerats som ett förtryck på ArXiv . Det finns ännu inte i en peer-reviewed tidskrift – men det är ingen stor fråga. LHC-samarbetena har mycket snäva interna granskningsförfaranden, och vi kan vara säkra på att författarna har gjort summorna korrekt när de rapporterar en "4.2 standardavvikelse betydelse". Det betyder att sannolikheten för att få en topp så stor av en slump - skapad av slumpmässigt brus i data snarare än en verklig partikel - är bara 0,0013%. Det är litet - 13 på en miljon. Så det verkar som om det måste vara en riktig händelse snarare än slumpmässigt ljud - men ingen har öppnat champagnen än.

Vad data säger

Många LHC -experiment, som krossar strålar av protoner (partiklar i atomkärnan) tillsammans, hitta bevis för nya och exotiska partiklar genom att leta efter en ovanlig uppbyggnad av kända partiklar, såsom fotoner (ljuspartiklar) eller elektroner. Det beror på att tunga och "osynliga" partiklar som Higgs ofta är instabila och tenderar att falla isär (förmultna) till lättare partiklar som är lättare att upptäcka. Vi kan därför leta efter dessa partiklar i experimentella data för att avgöra om de är resultatet av ett tyngre partikelförfall. LHC har hittat många nya partiklar med sådana tekniker, och de har alla passat in i standardmodellen.

Det nya fyndet kommer från ett experiment med CMS -detektorn, som registrerade ett antal par av myoner – välkända och lättidentifierade partiklar som liknar elektroner, men tyngre. Den analyserade deras energier och riktningar och frågade:om detta par kom från förfallet av en ensamstående förälderpartikel, vad skulle massan av den föräldern vara?

I de flesta fallen, par muoner kommer från olika källor - härstammar från två olika händelser snarare än förfallet av en partikel. Om du försöker beräkna en föräldermassa i sådana fall skulle det därför sprida sig över ett brett spektrum av energier snarare än att skapa en smal topp specifikt vid 28GeV (eller någon annan energi) i data. Men i det här fallet ser det verkligen ut som att det finns en topp. Kanske. Du kan titta på figuren och du kan bedöma själv.

Är detta en verklig topp eller är det bara en statistisk fluktuation på grund av slumpmässig spridning av punkterna om bakgrunden (den streckade kurvan)? Om det är riktigt betyder det att några av dessa muonpar verkligen kom från bara en stor förälderpartikel som förfallit genom att avge muoner - och ingen sådan 28 GeV -partikel har någonsin setts tidigare.

Så allt ser ganska spännande ut, men, historien har lärt oss försiktighet. Så här betydande effekter har uppstått tidigare, bara försvinna när mer data tas. Digamma (750) -avvikelsen är ett nytt exempel från en lång följd av falska larm - falska "upptäckter" på grund av utrustningsfel, överentusiastisk analys eller bara otur.

Detta beror delvis på något som kallas "se någon annanstans -effekt":även om sannolikheten för slumpmässigt brus ger en topp om du tittar specifikt på ett värde på 28 GeV kan vara 13 i en miljon, sådant ljud kan ge en topp någon annanstans i handlingen, kanske vid 29GeV eller 16GeV. Sannolikheterna för att dessa beror på slumpen är också små när de betraktas resp. men summan av dessa små sannolikheter är inte så liten (men fortfarande ganska liten). Det betyder att det inte är omöjligt att en topp skapas av slumpmässigt brus.

Och det finns några förbryllande aspekter. Till exempel, bulten uppträdde i en LHC -körning men inte i en annan, när energin fördubblades. Man kan förvänta sig att alla nya fenomen blir större när energin är högre. Det kan vara att det finns skäl för detta, men för tillfället är det ett obehagligt faktum.

Ny fysisk verklighet?

Teorin är ännu mer inkongruent. Precis som experimentella partikelfysiker ägnar sin tid åt att leta efter nya partiklar, teoretiker tillbringar sin tid med att tänka på nya partiklar som det vore vettigt att leta efter:partiklar som skulle fylla i de saknade delarna av standardmodellen, eller förklara mörk materia (en typ av osynlig materia), eller båda. Men ingen har föreslagit något liknande.

Till exempel, teoretiker föreslår att vi kan hitta en lättare version av Higgs -partikeln. Men något av den typen skulle inte förfalla till muoner. En lätt Z boson eller en tung foton har också pratats om, men de skulle interagera med elektroner. Det betyder att vi förmodligen borde ha upptäckt dem redan eftersom elektroner är lätta att upptäcka. Den potentiella nya partikeln matchar inte egenskaperna hos någon av de föreslagna.

Om denna partikel verkligen existerar, då är det inte bara utanför standardmodellen utan utanför det på ett sätt som ingen förutsåg. Precis som Newtons gravitation gav vika för Einsteins allmänna relativitet, standardmodellen kommer att ersättas. Men ersättaren kommer inte att vara någon av de favoritkandidater som redan har föreslagits för att utöka standardmodellen:inklusive supersymmetri, extra dimensioner och grand unification teorier. Dessa föreslår alla nya partiklar, men ingen med egenskaper som den vi kanske just sett. Det måste vara något så konstigt att ingen har föreslagit det ännu.

Lyckligtvis det andra stora LHC -experimentet, ATLAS, har liknande data från sina experiment Teamet analyserar fortfarande det, och kommer att rapportera så småningom. Cynisk erfarenhet säger att de kommer att rapportera en nollsignal, och detta resultat kommer att gå med i galleriet med statistiska fluktuationer. Men kanske - bara kanske - kommer de att se något. Och då kommer livet för experimenter och teoretiker plötsligt att bli väldigt hektiskt och mycket intressant.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.