陳繕真

（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所 100049）

2022 年4 月8 日，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室在《科學(xué)》雜志上發(fā)文，他們最新研究結(jié)果表明，W 粒子的質(zhì)量嚴(yán)重偏離標(biāo)準(zhǔn)模型的理論預(yù)言。這一研究結(jié)果可能是繼十年前希格斯粒子(也就是媒體常說(shuō)的“上帝粒子”)被發(fā)現(xiàn)之后粒子物理學(xué)領(lǐng)域最重要的成果?！犊茖W(xué)》雜志將這一期的封面設(shè)計(jì)成圖1 的這個(gè)樣子。圖1中巖石質(zhì)感的W字母砸碎了一個(gè)圓盤(pán)，而這個(gè)圓盤(pán)代表著粒子物理學(xué)的“標(biāo)準(zhǔn)模型”。《科學(xué)》雜志在用很直觀的圖片傳遞了一個(gè)信息，也就是這次的測(cè)量結(jié)果顯示，一種叫做“W粒子”的微觀粒子的質(zhì)量比理論預(yù)想的更重，而這一結(jié)果有可能會(huì)打破粒子物理學(xué)的基礎(chǔ)——標(biāo)準(zhǔn)模型。

圖1 《科學(xué)》雜志4月8日期封面

1.W粒子是什么？

我們所能認(rèn)知的宇宙中的一切，都是由無(wú)數(shù)個(gè)微觀粒子所組成的，而微觀粒子組成更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，不但需要累積“磚塊”(也就是實(shí)物粒子)，還需要將這些“磚塊”粘接起來(lái)的“水泥”(也就是粒子間的相互作用力)。科學(xué)家們描述微觀粒子以及它們之間的相互作用的理論叫做粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。圖2簡(jiǎn)單描述了標(biāo)準(zhǔn)模型中所涵蓋的所有粒子，外圈的12 種粒子是構(gòu)成物質(zhì)世界的實(shí)物粒子，中圈是四類傳遞相互作用力的粒子，而最里面是賦予其他粒子質(zhì)量的希格斯玻色子。

圖2 粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型。外圈的12種粒子是構(gòu)成物質(zhì)世界的實(shí)物粒子，中圈是傳遞相互作用力的規(guī)范玻色子，而最里面是賦予其他粒子質(zhì)量的希格斯玻色子

圖3 美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室鳥(niǎo)瞰圖。圖中較遠(yuǎn)處的圓環(huán)的地下就埋藏著Tevatron對(duì)撞機(jī)。而在地平線附近，能隱約看到芝加哥

在微觀世界當(dāng)中，除了電磁力與引力以外，還有兩種相互作用力，分別叫做強(qiáng)相互作用力(以下簡(jiǎn)稱“強(qiáng)力”)和弱相互作用力(以下簡(jiǎn)稱“弱力”)。而電磁力、強(qiáng)力、弱力的傳播，在微觀層面下來(lái)看，都是通過(guò)交換一些粒子來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這類被交換的粒子叫做規(guī)范玻色子，也就是圖2 中圈里的四類粒子。傳遞電磁力的規(guī)范玻色子我們大家都能深刻地感知，就是能給世界帶來(lái)光明的光子，也就是圖2中的γ(gamma)，傳遞強(qiáng)力的規(guī)范玻色子叫做膠子，也就是圖2 中的g，而傳遞弱力的規(guī)范玻色子有兩類三種，分別是電中性的Z粒子和分別帶有正負(fù)電荷的兩種W 粒子。這其中，W 粒子之所以被稱為W，就是在描述它可以傳遞弱(Weak)相互作用力。早在20 世紀(jì)30 年代，當(dāng)年還在意大利生活的科學(xué)家恩里科·費(fèi)米為了解釋?duì)?beta)衰變，借鑒電動(dòng)力學(xué)的理論，提出了對(duì)弱相互作用最早的描述理論。在此后的三十多年間，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)弱相互作用中存在著許多令人著迷的現(xiàn)象，李政道與楊振寧就是在此期間提出了弱相互作用中的宇稱不守恒的理論。盡管關(guān)于弱相互作用的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一再刷新科學(xué)家們對(duì)于微觀世界的認(rèn)知，但是關(guān)于“弱相互作用究竟是如何發(fā)生的”這一問(wèn)題，一直到了20 世紀(jì)60 年代，才出現(xiàn)了比較系統(tǒng)的解答。在此期間，謝爾頓·格拉肖、阿卜杜勒·薩拉姆以及史蒂文·溫伯格等人統(tǒng)一了電磁相互作用力和弱相互作用力，并預(yù)言了傳遞弱相互作用力的W 粒子和Z 粒子的存在。而W粒子與Z粒子的質(zhì)量，則被認(rèn)為是與希格斯機(jī)制以及弱相互作用的強(qiáng)度有關(guān)。但是，Z 粒子和W 粒子一直到接近20 年后才在實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)。這是因?yàn)?，由于?shí)驗(yàn)上觀測(cè)到弱相互作用的作用范圍非常短，這就說(shuō)明傳遞弱相互作用的粒子是很重、很不穩(wěn)定、很快就會(huì)衰變的粒子。因此，想要在實(shí)驗(yàn)上產(chǎn)生這些很重的粒子，根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)能關(guān)系方程，就需要給粒子注入很大的能量。粒子物理學(xué)家產(chǎn)生粒子的工具，也就是給粒子注入能量的工具，就是對(duì)撞機(jī)。歐洲核子研究中心為了發(fā)現(xiàn)W和Z 粒子，以及做一些其他的研究，曾建造了一臺(tái)周長(zhǎng)6.3千米的、叫做“超級(jí)質(zhì)子同步加速器”(SPS)的對(duì)撞機(jī)。這臺(tái)對(duì)撞機(jī)最終不負(fù)眾望，在1983年1月和5月分別發(fā)現(xiàn)了W和Z粒子。而帶領(lǐng)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)這一發(fā)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家卡洛·魯比亞和西蒙·范德梅爾在僅僅一年后的1984年就被授予了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。前文說(shuō)到，W粒子與Z粒子的質(zhì)量與希格斯機(jī)制以及弱相互作用的強(qiáng)度有關(guān)，因此，對(duì)于W、Z粒子質(zhì)量的測(cè)量從它們被發(fā)現(xiàn)時(shí)起到現(xiàn)在仍然是粒子物理學(xué)領(lǐng)域重要的課題。隨著對(duì)撞機(jī)技術(shù)的發(fā)展，粒子物理學(xué)家建造了越來(lái)越高精確性的設(shè)備，獲得了越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此不斷地提高了實(shí)驗(yàn)的精度。此次的這個(gè)結(jié)果，便是在美國(guó)費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的Tevatron對(duì)撞機(jī)上的一個(gè)實(shí)驗(yàn)——CDF 實(shí)驗(yàn)上獲得的。這個(gè)成果分析、篩選了CDF實(shí)驗(yàn)從2002年到2011年期間收集到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，獲得了大約420萬(wàn)個(gè)W粒子衰變的事件?；谌绱她嫶蟮臄?shù)據(jù)量，CDF實(shí)驗(yàn)得到了前所未有的W質(zhì)量的測(cè)量精度。

2.CDF實(shí)驗(yàn)是什么？

在美國(guó)芝加哥附近的一片草原上，坐落著一個(gè)著名的粒子物理研究實(shí)驗(yàn)室，這就是用前文提到的意大利科學(xué)家恩里科·費(fèi)米(后來(lái)加入美國(guó)國(guó)籍)的名字命名的美國(guó)費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室曾在一段時(shí)間是世界粒子物理研究舞臺(tái)上的中心表演者，因?yàn)樵谶@里，曾擁有著一臺(tái)世界上能量最高的正負(fù)質(zhì)子對(duì)撞機(jī)，這就是Tevatron。Tevatron 也是一個(gè)擁有6千米多周長(zhǎng)的巨大對(duì)撞機(jī)。相比起它在歐洲的前輩SPS，Tevatron不但對(duì)撞的能量更高，還能獲取更大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)量。根據(jù)海森堡不確定性原理，能量越高，就能研究尺度越小的結(jié)構(gòu)，而統(tǒng)計(jì)量更大則能減小測(cè)量過(guò)程中的統(tǒng)計(jì)誤差。因此，Tevatron成為了一臺(tái)有更強(qiáng)能力的粒子物理學(xué)研究設(shè)備。在Tevatron 這臺(tái)巨大的對(duì)撞機(jī)上，正負(fù)質(zhì)子分別在環(huán)形真空管道中朝著相對(duì)的兩個(gè)方向繞圈，并在兩個(gè)點(diǎn)交匯、對(duì)撞，在這兩個(gè)對(duì)撞點(diǎn)上，分別建有兩臺(tái)巨大的探測(cè)器，分別是CDF 探測(cè)器(圖4、圖5)和D?探測(cè)器。這兩臺(tái)探測(cè)器就像是兩臺(tái)巨大的數(shù)碼相機(jī)，如實(shí)地記錄下來(lái)每次正負(fù)質(zhì)子對(duì)撞時(shí)產(chǎn)生的對(duì)撞產(chǎn)物。

圖4 在安裝升級(jí)中的CDF探測(cè)器

圖5 CDF探測(cè)器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖

CDF 實(shí)驗(yàn)探測(cè)器是一個(gè)重達(dá)5000 多噸、大約有四層樓高的巨大探測(cè)器。它就像是一個(gè)巨大的多層圓桶，將對(duì)撞點(diǎn)包圍在了圓桶的中心。正負(fù)質(zhì)子在對(duì)撞點(diǎn)對(duì)撞的那一刻，巨大的能量被瞬間釋放了出來(lái)，在對(duì)撞中心就像是爆炸的煙花一樣，濺射出大量對(duì)撞產(chǎn)物粒子，而這些對(duì)撞產(chǎn)物粒子就會(huì)穿過(guò)CDF探測(cè)器的一層一層的結(jié)構(gòu)，在探測(cè)器中留下軌跡，并沉積下能量。在探測(cè)器的中央?yún)^(qū)域內(nèi)有強(qiáng)大的磁場(chǎng)，帶電粒子的軌跡會(huì)在這種磁場(chǎng)中彎曲。探測(cè)器記錄下來(lái)這些粒子彎曲的軌跡和沉積的能量，就能推斷出留下每一條軌跡的粒子的動(dòng)量、能量是多少，進(jìn)而推斷出這些軌跡究竟是來(lái)自于哪一種粒子。前文說(shuō)到，W粒子帶有一個(gè)正電荷或者一個(gè)負(fù)電荷。為滿足電荷守恒，W粒子的主要衰變產(chǎn)物是一個(gè)帶電的粒子(如電子e或繆子μ)，以及一個(gè)不帶電的粒子(如中微子ν)。中微子是自然界中一種很難與其他物質(zhì)發(fā)生相互作用的粒子，因此也就幾乎不能被探測(cè)器探測(cè)到。那么，在實(shí)踐中，像CDF 這樣的實(shí)驗(yàn)是怎樣探測(cè)W 粒子的呢？其實(shí)思路也不復(fù)雜，因?yàn)樵诹Ｗ訉?duì)撞的過(guò)程中，兩束粒子幾乎是方向完全相反對(duì)撞的，那么根據(jù)動(dòng)量守恒定律，在桶的任何的直徑方向上，所有的對(duì)撞產(chǎn)物的總動(dòng)量之和應(yīng)該都接近于0。那么，想要知道那些我們探測(cè)不到的中微子是去了哪個(gè)方向，以及徑向動(dòng)量是多少，只要把全部的能探測(cè)得到的對(duì)撞產(chǎn)物的徑向動(dòng)量都測(cè)出來(lái)，然后加在一起，與所得到的總徑向動(dòng)量大小相等、方向相反的那份徑向動(dòng)量，就是那些實(shí)驗(yàn)探測(cè)不到的粒子所帶走的徑向動(dòng)量。正是由于W 粒子的衰變產(chǎn)物中存在不能被探測(cè)器探測(cè)到的中微子，所以在實(shí)驗(yàn)上對(duì)W粒子進(jìn)行測(cè)量一直是一個(gè)難題，并且測(cè)量的精度也會(huì)遠(yuǎn)低于那些對(duì)撞產(chǎn)物全是帶電粒子的衰變。這也就是為什么在W 粒子被發(fā)現(xiàn)后已經(jīng)過(guò)了接近40 年的今天，科學(xué)家們?nèi)匀辉趯?duì)它的質(zhì)量進(jìn)行測(cè)量。CDF實(shí)驗(yàn)在1985 年就已投入運(yùn)行，并在1989 年和2001 年進(jìn)行過(guò)兩次大的升級(jí)改造工程，每次升級(jí)之后，CDF 探測(cè)器的性能就邁上了一個(gè)新臺(tái)階。而在2011 年，由于歐洲建造完成了更大、能力更強(qiáng)的質(zhì)子-質(zhì)子對(duì)撞機(jī)LHC，Tevatron 和CDF 實(shí)驗(yàn)便正式的被關(guān)停了。此次公布的結(jié)果，便使用了在CDF探測(cè)器第二次升級(jí)改造后一直到停機(jī)這接近十年間的全部數(shù)據(jù)。而現(xiàn)在，CDF停機(jī)之后又已過(guò)了超過(guò)10 年，基于這些數(shù)據(jù)的W 粒子測(cè)量分析才得以完成，可見(jiàn)這類研究的難度有多么的大。

3.這次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果說(shuō)明了什么？

此次公布的這項(xiàng)成果，有兩個(gè)值得關(guān)注的點(diǎn)。一個(gè)是，這個(gè)測(cè)量的不確定度(誤差)如此之“小”，另一個(gè)是，這個(gè)測(cè)量結(jié)果的中心值與標(biāo)準(zhǔn)模型的理論計(jì)算以及其他實(shí)驗(yàn)測(cè)量的平均值之間的差距如此之“大”。一般來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量的不確定度的來(lái)源有兩大類，一類是來(lái)源于實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，比如探測(cè)器的分辨率極限，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的校準(zhǔn)等，另一類則是來(lái)源于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，越大的數(shù)據(jù)量，就能獲得越小的統(tǒng)計(jì)誤差。測(cè)量的誤差在示意圖中通常都會(huì)用一條兩端帶有端線的線段來(lái)表示，誤差越小，線段越短，代表測(cè)量越精確。圖6是幾個(gè)不同的對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)對(duì)W 粒子質(zhì)量的測(cè)量的結(jié)果，圖6 中，W 粒子質(zhì)量的測(cè)量結(jié)果用了MeV/c2來(lái)當(dāng)做質(zhì)量的單位，這是一個(gè)非常非常小的質(zhì)量的單位，大小只有大約一個(gè)氫原子的質(zhì)量的千分之一。CDF 此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果將W 粒子的質(zhì)量的不確定度測(cè)到了9 個(gè)MeV/c2，可以看到，這個(gè)誤差明顯小于世界上其他的實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，并且與標(biāo)準(zhǔn)模型(圖6 中灰色豎條)的差異還不小，達(dá)到了大約W 粒子質(zhì)量測(cè)量不確定度的7 倍。從統(tǒng)計(jì)的觀點(diǎn)來(lái)看，7倍的不確定度代表著，如果此次測(cè)量的結(jié)果是正確的，那么“標(biāo)準(zhǔn)模型的計(jì)算結(jié)果和測(cè)量結(jié)果的差異只是來(lái)源于統(tǒng)計(jì)漲落和測(cè)量誤差，而非新的未知物理現(xiàn)象造成的”這一解釋的可能性就只有不到億分之一的概率了。

圖6 CDF實(shí)驗(yàn)公布的此次測(cè)量結(jié)果(最后一行)與幾個(gè)其他實(shí)驗(yàn)的結(jié)果(其他幾行)的對(duì)比。每個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的誤差用紅色橫線表示，橫線越短表示越精確。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型的計(jì)算，標(biāo)準(zhǔn)模型理論計(jì)算所允許的數(shù)值的范圍用灰色的豎條表示?？梢钥匆?jiàn)，此次公布的測(cè)量結(jié)果的誤差最小，并且它的結(jié)果中心值距灰色豎條的距離與其誤差之比最大

大多數(shù)報(bào)道了此次發(fā)現(xiàn)的媒體都形容說(shuō)，這個(gè)成果將顛覆現(xiàn)有粒子物理學(xué)的版圖。為何一個(gè)粒子的質(zhì)量的測(cè)量能有如此顛覆性的影響？這是因?yàn)?，在粒子物理學(xué)的理論中，每一個(gè)參數(shù)都不是孤立的，都會(huì)對(duì)相互作用的強(qiáng)度、尺度等產(chǎn)生影響。W 粒子的質(zhì)量會(huì)通過(guò)內(nèi)部對(duì)稱性和標(biāo)準(zhǔn)模型中的其他參數(shù)緊密聯(lián)系在一起，理論學(xué)家可以通過(guò)已經(jīng)測(cè)量到的希格斯粒子的質(zhì)量、Z粒子的質(zhì)量、頂夸克的質(zhì)量、繆子的壽命等參數(shù)計(jì)算出W 粒子的質(zhì)量。此次的測(cè)量結(jié)果和之前的希格斯粒子的質(zhì)量、Z 粒子的質(zhì)量、頂夸克的質(zhì)量、繆子的壽命的測(cè)量結(jié)果是矛盾的，因此，如果此次CDF 的測(cè)量結(jié)果是真實(shí)的，那么就說(shuō)明之前的理論計(jì)算是不完善的，也就是說(shuō)，這個(gè)結(jié)果可能預(yù)示著新的、未知的相互作用或者新粒子的存在，不論是哪種情況，粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的版圖都會(huì)被改寫(xiě)。根據(jù)CDF 實(shí)驗(yàn)合作組的同事們的消息，這篇文章其實(shí)在去年6 月份就已經(jīng)投稿了，而《科學(xué)》雜志的審稿過(guò)程經(jīng)歷了超過(guò)9 個(gè)月。可以想見(jiàn)，《科學(xué)》雜志的審稿人對(duì)于這一結(jié)果的發(fā)布一定也是慎之又慎，或許已要求了CDF合作組做了一系列檢查，以最大可能地確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有問(wèn)題。

4.未來(lái)可能會(huì)發(fā)生什么？

盡管這一結(jié)果的發(fā)布經(jīng)歷了《科學(xué)》雜志的嚴(yán)格審查，但是由于這項(xiàng)結(jié)果太具有沖擊性，并且測(cè)量不確定度遠(yuǎn)小于其他幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，很多物理學(xué)家對(duì)這一結(jié)果很興奮，但還有不少實(shí)驗(yàn)粒子物理學(xué)家對(duì)這一結(jié)果仍保持著謹(jǐn)慎的態(tài)度。在實(shí)驗(yàn)粒子物理學(xué)領(lǐng)域，也存在著孤證難立的邏輯。一旦在某一個(gè)實(shí)驗(yàn)上發(fā)現(xiàn)了與預(yù)期不同的結(jié)果，最合理的操作就是在其他的實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行重復(fù)，看看能否重現(xiàn)這一結(jié)果。由于CDF 實(shí)驗(yàn)的這一轟動(dòng)性結(jié)果，Tevatron 上的另一個(gè)實(shí)驗(yàn)，D?實(shí)驗(yàn)，有可能會(huì)重啟對(duì)W 質(zhì)量的測(cè)量，而在歐洲的更大的對(duì)撞機(jī)LHC上，有三個(gè)對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)(ATLAS 實(shí)驗(yàn)，CMS 實(shí)驗(yàn)，LHCb 實(shí)驗(yàn))也能進(jìn)行W 質(zhì)量的測(cè)量。在LHC 上，ATLAS實(shí)驗(yàn)和CMS實(shí)驗(yàn)已經(jīng)收集到比CDF實(shí)驗(yàn)高出十幾倍的數(shù)據(jù)，預(yù)期測(cè)量精度可能會(huì)和CDF實(shí)驗(yàn)接近，而LHCb 實(shí)驗(yàn)預(yù)期的測(cè)量精度預(yù)期可以達(dá)到20 個(gè)MeV，這些實(shí)驗(yàn)都能互相驗(yàn)證，并檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)模型是否真的出現(xiàn)了漏洞。而在更久遠(yuǎn)的未來(lái)，還有另外一類對(duì)撞機(jī)技術(shù)，可以對(duì)W粒子質(zhì)量進(jìn)行更精確的測(cè)量，那就是正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)。前文說(shuō)到，發(fā)現(xiàn)W 粒子的對(duì)撞機(jī)SPS，以及完成了此次研究的CDF 實(shí)驗(yàn)所在的對(duì)撞機(jī)Tevatron，和歐洲的對(duì)撞機(jī)LHC的對(duì)撞粒子都是質(zhì)子，質(zhì)子就是氫原子的原子核，可以用字母p 來(lái)表示。再回過(guò)頭去看看標(biāo)準(zhǔn)模型中的那些粒子，會(huì)發(fā)現(xiàn)其中其實(shí)并沒(méi)有質(zhì)子。那是因?yàn)?，這類對(duì)撞機(jī)中使用的質(zhì)子，并不是一個(gè)基本粒子，而是一個(gè)復(fù)合粒子，在質(zhì)子之中存在著極為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此在使用質(zhì)子對(duì)撞機(jī)對(duì)W質(zhì)量進(jìn)行研究的過(guò)程中，會(huì)有大量的其他粒子被同時(shí)產(chǎn)生，污染實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，給分析造成困難。而電子(e)是標(biāo)準(zhǔn)模型中的基本粒子，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，更適合用來(lái)進(jìn)行精確測(cè)量。并且，正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)可以在剛好可以產(chǎn)生一對(duì)W 粒子所需的能量處進(jìn)行運(yùn)行，“精準(zhǔn)合成”出兩個(gè)W 粒子，因此能大幅提高W 粒子性質(zhì)的測(cè)量精度。目前，歐洲核子研究中心已公布了建造這類大對(duì)撞機(jī)FCC的計(jì)劃，中國(guó)也有自己的建造這類大對(duì)撞機(jī)CEPC的計(jì)劃。這類對(duì)撞機(jī)預(yù)期能將W 粒子質(zhì)量的測(cè)量不確定度減小到1 個(gè)MeV/c2以下。如果在未來(lái)這兩個(gè)計(jì)劃中至少有一個(gè)能建成，那么到時(shí)候，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)模型到底有沒(méi)有漏洞的問(wèn)題，科學(xué)家們就能給出一個(gè)明確又清晰的答案了。

5.結(jié)語(yǔ)

在19世紀(jì)末，物理學(xué)家在對(duì)幾乎所有的宏觀現(xiàn)象都建立了公式化的描述之后，曾表示物理學(xué)的天空上僅剩兩朵未知的烏云了。經(jīng)過(guò)科學(xué)家們一個(gè)多世紀(jì)的努力，人類對(duì)宇宙萬(wàn)物的認(rèn)知逐漸深入到微觀層面，并利用量子理論和相對(duì)論這兩套理論逐漸驅(qū)散了這兩朵烏云，也建立了對(duì)宇宙和萬(wàn)物的基本構(gòu)成更深刻的認(rèn)知。但是，現(xiàn)在人類對(duì)微觀世界的認(rèn)知是完備的嗎？物理學(xué)的天空上還有烏云嗎？在最近幾年的中文互聯(lián)網(wǎng)上，曾有不少人討論過(guò)，經(jīng)歷過(guò)二十世紀(jì)五六十年代那個(gè)大師輩出的年代，粒子物理學(xué)是否“盛宴已過(guò)”。而現(xiàn)實(shí)是，隨著科技水平與研究能力的提升，科學(xué)家們建造了更有效的能用來(lái)認(rèn)知世界的工具，因此能進(jìn)行更為精細(xì)的研究。而越來(lái)越多的精細(xì)測(cè)量結(jié)果表明，現(xiàn)有的描述微觀世界的理論也并不完備。正因?yàn)楝F(xiàn)在的我們有了更強(qiáng)大的能力去更仔細(xì)地眺望這片物理學(xué)的天空，我們發(fā)現(xiàn)，視野越廣，已知與未知的邊界就越長(zhǎng)，物理學(xué)天空中更遠(yuǎn)的地方其實(shí)早已烏云密布。巧合的是，一年之前，也是4 月8 日，同樣是美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室公布了一個(gè)繆子反常磁矩的研究結(jié)果，那項(xiàng)研究的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)模型也不相符。而更早發(fā)現(xiàn)的中微子的質(zhì)量等問(wèn)題更是標(biāo)準(zhǔn)模型所無(wú)法解釋的。不斷出現(xiàn)的新的、未知的物理現(xiàn)象或許在向我們指明，下一場(chǎng)對(duì)物理學(xué)認(rèn)知的革命似乎離我們并不遙遠(yuǎn)。