科学家们已经探测到来自迄今为止探索过的最小自然尺度的信号,这个领域大约比原子小 1000 亿倍。一些物理学家将其昵称为“zeptoverse”。
这一发现可能有助于建立一个关于宇宙如何运作的更完整的理论,而此时英国参与这项研究正面临着资金决策的严重压力。
这项研究由剑桥的科学家领导,并利用大型强子对撞机(LHC)的实验数据。这台机器由位于瑞士和法国边境的欧洲粒子物理实验室 (Cern) 运营,以高能碰撞原子,以将它们分解并检查其成分。
在这项实验中,研究人员研究了此类碰撞产生的碎片。其中有一种被称为美夸克的亚原子粒子。该粒子非常不稳定,在衰变成其他形式之前仅存在万亿分之一秒。尽管寿命短暂,该团队还是成功地检测到了它与十亿万亿分之一米尺度的其他微小粒子的相互作用。
该结果的意义在于它与暗物质的潜在相关性。暗物质占宇宙的很大一部分,但事实证明它非常难以探测。科学家们对其存在充满信心,因为它的引力会影响普通物质,但在所有其他方面它仍然是不可见的。
一些理论模型表明,在现在探测的尺度上,粒子对暗物质变得更加敏感。
它的存在可能会影响夸克相互作用和衰变的方式。因此,检测该水平的活动可能为识别暗物质提供间接途径。
领导数据分析的剑桥大学哈里·克里夫博士表示,该团队正在“敲响 zeptoverse 的大门”。他将观察到的亚原子行为描述为为新粒子的可能活动提供了场地。他解释说,下一步是探索可能存在哪些新粒子,这将需要更多的数据。
为了获得这些数据,参与该项目的 28 个国家已同意斥资 1.5 亿英镑升级大型强子对撞机的 LHCb 探测器。这种改进将使相关衰减的频率增加十倍。 “有了它,我们就可以探索 zeptoverse 的内部,看看正在等待什么,”克里夫说。
然而,英国在下一阶段的角色尚不确定。去年,负责研究经费的政府机构英国研究与创新部 (UKRI) 宣布,将撤回其计划升级的资金份额。
随后,该公司宣布今年夏天削减其他几个粒子物理和天文学项目,其中包括乔德雷尔·班克的洛弗尔望远镜。
领导国际大型强子对撞机合作的蒂姆·格森教授告诉英国广播公司新闻,英国是否全面参与这项研究现在受到质疑。 “英国面临着无法参与并做出真正重大发现的风险,”他说。他补充说,最大的长期后果可能是失去培训年轻人的机会,他称年轻人是国家“最伟大的产品”。
这种担忧已经在职业生涯早期的科学家中得到证实。这一发现背后的团队成员玛丽·理查森-斯利珀博士正在权衡是继续在英国的研究生涯还是在海外寻找工作。尽管她表达了对英国生活的热爱,但她说她正在国外寻找工作,因为目前那里似乎存在更多机会。她指出,她的许多基础物理学同事已经离开。
尽管科学预算总体增长创纪录,但这种削减还是遭到了该领域知名人士的批评。曼彻斯特大学教授布赖恩·考克斯(Brian Cox)不是研究小组的成员,他认为这一结果很重要,但谴责了减少欧洲核子研究中心项目资金的决定。他认为,此时放弃英国的科学领导地位将是非同寻常的,并警告称这将损害未来的研究计划以及该国来之不易的国际声誉。
UKRI 坚称,它仍然与 Cern 保持充分合作,它是 Cern 的第二大资助者,每年出资约 1.75 亿英镑。一位发言人表示,该机构已寻求独立建议,并已推进一系列新的基础设施投资,包括清洁能源、医学成像和文化遗产项目。该发言人补充说,与往常一样,资金申请超出了该机构能够支持的范围。
在 zeptoverse 尺度上检测信号代表了理解宇宙基本结构和暗物质本质的显着进步。然而,这一发现的科学前景伴随着一个紧迫的政策问题:英国是否将继续利用其本国研究人员领导的工作。对于参与其中的科学家来说,答案不仅将决定未来发现的步伐,还将决定下一代物理学家是否选择在国内或国外发展其职业生涯。