【譯/程小康 校/王孟源】
物理學實驗中經常出現與我們目前對宇宙的理解有矛盾的結果。其原因，有時是因為實驗設計或執行步驟做錯了，所以得到錯誤的結果。有時則是分析方法的問題，理解和詮釋實驗數據的思路錯了。此外，有些時候實驗是完全正確的，但是與實驗對比的理論計算細節是錯誤的，這些計算必須重做，但並不影響原本理論架構的正確性。
2014年在大型強子對撞機(LHC)中，其發生的一次高能碰撞所產生的粒子軌跡，顯示出許多新粒子的誕生。只要有足夠的能量和足夠多的碰撞，就有可能創造出自然界允許（存在）的任何新粒子。如果「X17」粒子是真實的，為什麼之前的和如今的對撞機從來沒有見過它?
在實驗與理論計算有衝突的情況下，優先級最後的可能性才是我們發現了宇宙中的全新的東西。如果你閱讀過有關第五基本力和新粒子（即「X17」粒子）可能存在的炒作文章，你或許會認為我們正處在一場科學革命的風口浪尖。
但這個「X17」粒子與第五基本力存在的假設幾乎可以肯定是錯誤的，大量的科學證據可以證明這一點。以下是你需要知道的幾點：
1976年Fermilab測量出的電子-正電子對產生速率圖 ，其函數方程中質量不變。在（橫軸）能量為 6GeV左右處出現的峰值最初被識別為一種新粒子，這種被命名為「Oops-Leon」粒子，後來發現它並不存在。這種被「Oops（錯誤）」識別的情況在歷史上多次出現
實驗物理學是一個很困難的把戲，其中有許多可能的陷阱需要理解和跨越。多年來，物理學家對於宣布新的物理發現變得越來越謹慎，因為大量新發現被宣布並發表後，又必須被退回去。
上面所說的這一情況並不局限於早期歷史上的事件（比如前文所說「Oops-Leon」粒子就是一個純粹噪音式的統計波動，當時被錯誤地認知為新發現），也包括現代的例子（2010年以後），比如：
比光還快的中微子是OPERA實驗的結果，結果被發現是因為設備故障導致的。
之前架設在南極的BICEP2望遠鏡探測到的宇宙原初引力波，其實是由於對普朗克衛星和銀河星際塵埃的錯誤假設導致的。
LHC對撞機得到雙光子輸出盈餘所揣測的新粒子，結果又只是一個統計波動，後來隨著數據的增多而消失了。
【譯者註：悟空衛星發現的所謂暗物質也是一個例子。】
2015年，利用LHC對撞機，歐洲的ATLAS與CMS兩個課題組在兩個高能光子信號中意外地發現，在750Gev附近似乎埋藏著另一個新粒子，之後的更多的統計數據證明，新粒子並不存在。這樣的數據統計偏差就容易把科學家引入歧途
在科學領域，你不能害怕犯錯誤，但你必須意識到錯誤很常見，可能來自意想不到的地方。科學家的工作不應該是急著炒作自己一廂情願的成功許願，儘管這個可能性看來不是零。我們該做的是對整個實驗進行細緻地審查。只有抱著這樣懷疑的心態，我們才能以客觀、科學的態度分析和批判自己的實驗證據，而這正是科學家的基本責任。
如果我們想給這些新結果一個適當的分析，我們需要保證我們提出了正確的問題。實驗是怎樣進行的？原始數據是什麼？數據分析是如何進行的？它是獨立驗證的嗎？這些數據和我們採集的其他數據一致嗎？看似可信的理論解釋是什麼，我們有多確信它們是正確的？最後，如果這一切都成立了，我們如何驗證真的存在一種新的粒子伴隨著一種新的基本力？
當你讓任意兩個粒子碰撞時，會探測到碰撞粒子的內部結構。如果其中一個不是基本粒子，而是一個複合粒子，碰撞實驗可以揭示其構成。這裡設計了一個實驗，來測量暗物質/核子散射信號。然而，許多平凡的背景貢獻可能會產生類似的結果。這個特殊的假設場景將在鍺、液態氙和液態氬探測器中創建一個可觀察到的信號
這些「新粒子」的發現公布，其背後的實驗可以追溯到許多年前，儘管它的歷史豐富多彩（包括多次宣布發現了虛假的、未經證實的結果），但它其實是一個非常簡單直接的核物理實驗。
一般考慮原子核時，可能只會想到元素周期表和每個元素相關的（穩定的）同位素。但是其實元素也有很多不穩定的、短暫的狀態，這些狀態可能在短期內就衰變掉了。例如，碳在宇宙中的形成是通過「三α過程」實現：三個氦核（每個氦核有2個質子和2個中子）融合到鈹-8，而鈹-8在衰變前僅存在非常短的時間。如果你能足夠快地在鈹-8裂變之前又碰撞第三個氦原子核，你就可能以激發態產生碳-12，然後在發射出伽馬射線後，它又會衰變回正常的碳-12。
發生在恆星中的「三α過程」，是宇宙產生碳元素和更重元素的主要方式，但它需要第三個氦-4核與鈹-8在後者裂變之前發生聚變反應，否則鈹-8會回到兩個氦-4核。但如果鈹-8形成時是在激發態，它必須先釋放出高能伽馬射線然後裂變
雖然這（上述物理過程）在恆星的紅巨星階段很容易發生，但在實驗室的試驗中很難發生。因為它需要在高能量下控制處於不穩定狀態的原子核。然而，我們可以很容易的製造出鈹-8。我們不是通過將兩個氦-4原子核結合，而是將鋰-7（3個質子和4個中子）與一個質子結合，在激發態下產生鈹-8。
理論上，鈹-8應該會衰變為兩個氦-4原子核，但由於我們使它處於激發態，它需要在衰變前發放射出伽馬射線光子。如果我們讓鈹-8處於靜止狀態，光子應該有一個可預測的能量分布。為了保存能量和動量，光子相對於靜止的鈹-8原子核的動能應該有一個概率分布。
然而，超過一定能量之後，你可能看不到光子。這是因為愛因斯坦方程E=mc2說質能可以互換，所以你觀測到的可能是一個粒子-反粒子對，也就是電子和正電子。根據光子的能量和動量，你可以計算電子和正電子軌跡之間的特殊角度分布；定性來說，隨著電子和正電子軌跡之間的角度增加，所觀測到的正負電子對的數量降低。
雲室中不穩定粒子的衰變軌跡，使我們能夠重建原始反應物。側面的「V」形軌跡之間的開口角度會告訴你衰變進入它們的粒子的能量
早在2015年，由阿提拉卡撒茲納霍凱（Attila Krasznahorkay）領導的匈牙利團隊進行了上述實驗的（電子和正電子軌跡之間角度）測量，並得到一些非常驚訝的發現：他們的結果與標準的核物理預測不符。相反，一旦角度上升到140度左右，這樣的正負電子對數量突增（在正負電子對隨角度變化的曲線上製造了一個「凸起」）。當角度繼續增大時，正負電子對的數量又重新降低。這種現象被稱為Atomki異常（Atomki指的是匈牙利科學院核研究所，阿提拉卡撒茲納霍凱領導的團隊屬於該研究所），其顯著性為6.8西格瑪（西格瑪值在統計學中表示標準差），這似乎遠遠超過了統計波動的範圍。該研究小組提出了不同尋常的解釋，認為這可能是由於一種新的光粒子，這種效應以前從未被探測到。
但是，在一個地方進行的一項實驗產生了一個意想不到的結果，這並不代表可以宣稱有科學突破。充其量，這僅僅暗示著一個新物理現象的可能存在，但是也同時可能是許許多多其他的解釋，其中最壞的情況是，實驗完全是錯誤的。
紅色標記出了原始數據中過量的信號，現在被稱為原子異常的潛在新發現。雖然看起來差別不大，但這是一個令人難以置信的具有統計意義的結果
最近又引發大量關注是因為同一個團隊做了一個新的實驗，這次他們先製造一個處於高能激發態的氦-4原子核，這個原子核也會通過發射一個伽馬射線光子來衰變。在足夠高、超過一定閾值的能量下，伽馬射線同樣會轉化為電子/正電子對，他們就再次測量不同開口角出現的頻率。實驗結果是又一次有異常的正負電子對盈餘，這個盈餘出現在與上次實驗相似的能量下，但是對應的角度變小了。這一次，他們號稱的統計顯著性是7.2西格瑪，還是比統計波動大得多。此外，這個現象也同樣可以用一個新粒子來解釋，而這裡的新粒子對應著一種新的基本力。
現在，讓我們更加深入的看看實驗中到底發生了什麼，看看我們能否發現（實驗）缺點：如果存在錯誤，錯在哪裡。請注意，雖然這次是第二個發現同一結果的實驗，但這兩項實驗是在相同的設施、相同的設備和相同的研究人員、使用相同的技術進行的。在物理學中，我們需要獨立的驗證，這裡的兩個實驗不能算是獨立的。
氙合作的自旋相關和自旋無關的結果表明，沒有任何證據表明存在任何質量的新粒子，包括符合原子基異常的輕暗物質假說。一個新的粒子必須被直接和明確地檢測到，然後才能被認為是「真實的」，而「X17粒子」迄今為止並沒有出現在所有的直接檢測實驗中
其次，如果新粒子存在的話，有一些獨立的實驗應該已經創造或看到了它。對暗物質的研究應該能找到它存在的證據，然而事實並非如此。在一定能量下正負電子碰撞的輕子對撞機中應該早已經發現這種粒子的證據，但並沒有看到。和眾所周知的「喊狼來了」的男孩一樣，這至少是該團隊宣布的第四種新粒子，包括2001年（9兆電子伏）異常、2005年（多粒子）異常和2008年（12兆電子伏）異常，所有的這些都被證明是不可信的。
在Atomki研究團隊最新發表的論文中的圖2中，氦-4的激發態被創造，衰變並產生電子-正電子對。校準(低能)數據以黑色顯示，最佳擬合線以藍色顯示;感興趣的(高能)數據用紅色表示，最佳擬合線用綠色表示，重新標定的數據用藍色表示
但最可疑的證據來自數據本身，在上面的圖表中，你可以看看低能量校準數據。請注意到中間的近似曲線（深藍色實線）與實驗數據（黑點）總體上非常吻合，但是在100度到125度之間是例外。在這些情況下，數據不符合所謂的「良好校準」，因為實際被觀察到的頻率一直低於近似曲線。如果你只考慮100度到125度之間的數據，那麼你絕對不會接受這個校準。然後，他們把校準過的曲線平移以適用於更高能量的數據（上升的藍線），不出意料之外，在100度以下都很吻合，但是在100度以上你開始看到信號超量。
不過最大的問題是，不管校準是否有問題，這兩次分別用了鈹和氦的實驗，沒有任何物理上合理的原因會在不同角度上給出新粒子的信號。
在匈牙利科學院核研究所的入口處擺放的加速器模型，用於轟擊鋰並製造實驗中使用的Be-8，該加速器首次顯示出粒子衰變方面的意外差異
在物理學中，遵循大自然給你的任何線索都是很重要的，因為今天的異常通常會導致明天的發現。有可能是一種新的粒子、相互作用或意想不到的現象在起作用，導致了這些奇異和意想不到的結果。但它更可能是實驗本身的一個錯誤，比如實驗中光譜儀設備的問題導致錯誤結果。
在我們直接探測到新粒子之前，請保持懷疑的態度。在完全獨立的團隊使用完全獨立的設計，成功地複製前面的這兩個實驗結果之前，請保持極高度的懷疑。正如粒子物理學家Don Lincoln指出的那樣，物理學歷史上充斥著各種異想天開的說法，但陽光一照，這些說法就如朝霧一樣消散。現在大家應有的態度，是假設X17是實驗錯誤，而不是保證諾貝爾獎。
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