第316章 高能物理 二（2/2）

最后，把几千万次对撞算出的“不变质量”数值，全部投影到一张坐標图上。

这张图的横坐標，是推算出的双光子系统“不变质量”，单位通常是吉电子伏特，gev；纵坐標，则是该质量数值在海量碰撞中被探测器记录下来的“事件次数”，即频次。

然而，在真实的对撞机中，並非只有希格斯粒子衰变才会產生光子。在质子与质子之间暴力的对撞中，还会產生海量毫无新意的普通光子。

用物理学家的话说：“lhc是一台强子对撞机，拿两个质子相撞，就像是拿两块精密的瑞士手錶互相猛砸。你確实能砸出里面隱藏的齿轮，也就是新粒子。但绝大多数时候，你砸出来的只是一堆毫无意义的玻璃渣和金属碎屑，代表的是普通夸克和胶子的碎裂。”

这些海量的玻璃渣代表的干扰信號，就是令所有物理学家头疼的“本底噪声”。

……

这种噪声的本质，来源於两束质子內部的夸克和胶子。当它们发生隨机碰撞时，会像两块打火石剧烈摩擦溅出的火花一样，直接“辐射”出两个光子。

要知道，在质子內部，绝大多数夸克和胶子只携带了质子总能量的极小一部分。想要撞出极高能量的光子，就必须要求两个恰好携带了巨大动量的夸克，以完美的角度迎头相撞，並且把所有的动能毫无保留地转化为两个光子。

这就好比隨手抓起两把沙子互相猛砸，想要恰好砸出两颗耀眼的巨大火星。你想要的火星越亮（即光子能量越高），这种极端巧合发生的概率就会呈指数级、甚至是断崖式地下跌！

因此，如果探测器抓到的这两个光子仅仅只是普通的量子力学背景產物，那么根据大数定律和统计学规律，这些海量事件的质量分布，必然会在坐標图上呈现为一条乾净、平滑且单调递减的本底噪声曲线。

……

但如果真的存在希格斯粒子，情况就完全不同了。

在它的固有质量点大约125gev附近，由於大量真实希格斯粒子的集中衰变贡献，这条原本平滑的衰减曲线上，就会突然向上鼓起一个明显的高斯分布凸起，就像平坦的荒原上突兀地隆起了一座“小山峰”。

只要这座小山峰的高度，超过了背景波动的统计学误差范围，达到5个標准差，物理学家就可以向全世界宣告：我们发现了新粒子。

在社会学或医学领域，2个標准差，即95%的置信度通常就足以证明某种新药有效，可以发顶级期刊卖钱了。

但在高能物理界，因为碰撞的基数实在太大，每秒高达四千万次，很容易出现“统计涨落”的巧合，俗称“掷骰子连续掷出十个六”。因为如果你在1000个不同的能量区间里寻找异常，哪怕全都是纯粹的背景噪声，也必然会有一个区间因为概率的巧合而“鼓”起来。

物理学界歷史上被这种“巧合”坑过太多次了。

比如当年闹得沸沸扬扬的“超光速中微子”事件，最后发现竟然是因为一根光缆没插紧；还有的“750gev双光子幽灵”，让全世界理论家白白写了几百篇论文，最后隨著数据增加，那个“小山峰”硬生生平復了下去。

因此，物理学界定下了一条严苛的铁律：信號的显著性必须达到5个標准差，即出错的概率只有三百万分之一，才能被正式承认为“发现”！

……