参考消息网5月18日报道 据英国《新科学家》周刊网站5月12日报道，如果光子拥有超出预期的量子态，那将彻底颠覆我们对粒子物理学的全部认知——如今，物理学家已找到在实验中验证这一激进理论的方法。

  某些基本粒子具有名为“自旋”的属性。对于光子而言，自旋存在两种可能的状态，表现为光的两种偏振方向。但如果光子有更多选择呢？如果其自旋状态存在无限种可能，光是否就能呈现无限种偏振状态？

  如果光子属于所谓“连续自旋粒子”——一种能传递作用力且具有无限自旋状态的无质量粒子，那么上述设想就将成立。物理学家长期以来一直认为“连续自旋粒子”不可能存在。它们似乎被粒子物理学标准模型所禁止，该模型规定传递作用力的粒子(如赋予质量的希格斯玻色子或假想中传递引力的引力子)必须具有有限的自旋状态。

  然而十多年前，美国SLAC国家加速器实验室的菲利普·舒斯特及其同事试图证明这一限制绝无例外时却失败了，这促使他们开始重新审视“连续自旋粒子”。

  舒斯特说：“这完全改变了我们的思路。当时我们就意识到，‘见鬼！人们把这些粒子处理得太草率了’。”如今，他与同事已推算出验证“连续自旋粒子”存在的实验方法。

  他们的研究基于无质量的光子。如果光子的确属于“连续自旋粒子”，那么它就具备无限多的自旋状态并且仍能传递电磁力。舒斯特说，这意味着将现有粒子及其相互作用统一为自洽数学理论的标准模型并不完备，它只是更复杂粒子的某种更复杂模型的近似描述。

  舒斯特团队推算了这对一个普通物理过程的意义：氢原子从高能态跃迁到低能态时会发射一个光子。他们发现，有一种特定的跃迁不能发射一个标准光子，却能发射一个“连续自旋粒子”光子。因此，观测这种跃迁的实验可以证明光子是不是“连续自旋粒子”。

  舒斯特说，尽管他们采用的氢原子数学模型经过简化，但实验结果仍然表明，“连续自旋粒子”数学框架已发展至能与现实世界对接的阶段。他说：“极其合理的判断是，现在——而非10年、15年后——就具备实证检验的条件。”不过他尚未参与任何具体的实验。

  法国巴黎-萨克雷大学的布兰多·贝拉齐尼指出，“连续自旋粒子”在粒子物理学史上始终让人好奇，它的存在能否与标准模型兼容至今仍是数学难题。他认为这项新研究既大胆又具体，但仍然是推测性的，目前尚无实验数据支撑。

  他说：“包括我在内的大多数物理学家预计最终会发现根本性矛盾。话虽如此，也不能混淆预期与确凿事实。健康、科学的态度是保持开放——但不能失去批判意识，尤其是在这种充满推测的领域。”

  “连续自旋粒子”的想法尚属推测，诸多细节有待完善，但法国图尔大学的格扎维埃·贝卡特表示，实验测试可能带来重大发现。他说：“与其他奇特的理论粒子一样，它们或能催生超越标准模型的新物理学，甚至解决标准模型面临的某些困境。”

  舒斯特说：“这个可能性相当激进，我个人态度偏保守。负责任的做法是严格检验理论。”但他补充道，万一未来的实验真能证实光子属于“连续自旋粒子”，那么不仅标准模型需要重构，而且“很多人都不会相信，我自己也不会相信”。（编译/卿松竹）