缺失橫向能量(missing transverse energy)
/ MET = em-ee-tee, or 'met' /
假設你稱一隻封好的彈珠盒,打開它,再稱你看得見的彈珠,發現有一部分重量對不上帳。你會斷定,一定有一顆看不見的彈珠逃走了,你甚至能推斷出它有多重。粒子物理學家玩的正是同樣的記帳遊戲,去捕捉探測器無法直接看見的粒子。通過清點一場碰撞裡出來了什麼、並留意帳面上缺了什麼,他們推斷出隱形粒子的存在,首當其衝的就是微中子。
這套記帳用的是動量守恆,但加了一個巧妙的轉折。在一次正面碰撞中,兩束束流沿同一根軸行進,而物理學家關注的是垂直於那根軸的平面裡的動量——橫向平面。碰撞之前,總的橫向動量基本為零,因為束流在側向上沒有動量。根據守恆,所產生的一切的橫向動量之和也必須為零。於是實驗把它實際探測到的所有粒子的橫向動量加起來;如果它們不相互抵消,剩下的那份不平衡,就一定是被某個看不見的東西帶走了。那份不平衡就是缺失橫向能量:它指出逃過探測的那份動量的方向,並給出其大小。(這個技巧之所以被限制在橫向平面,是因為也有粒子未經測量就順著束流管消失了,破壞了沿束流軸方向的平衡。)
缺失橫向能量是在對撞機上推斷微中子的標準辦法,也是搜尋新物理時最有力的把手之一:許多被提出的粒子,包括暗物質的候選者,都會隱形地離開探測器,唯一洩露它們的就是可見動量裡的不平衡。這裡關鍵的誠實在於:缺失能量是一種推斷,而非一次目擊。一份很大的不平衡也可能來自一個被測錯的噴注或儀器的故障,所以實驗對它格外謹慎,從不聲稱「看見了」那個隱形粒子——只聲稱探測到了它缺失的腳印。
當一個W玻色子衰變成一個電子和一個微中子時,探測器記錄下電子,卻記錄不到微中子。微中子只以缺失橫向能量的形式現身——一份指向電子相反方向的不平衡,其大小恰好與微中子必定帶走的動量相符。
凡是對不上帳的,必定是悄然逃逸了。
缺失能量是推斷出來的,而非看見的:它被限制在橫向平面(也有粒子順著束流逃逸),且可能被測量誤差偽裝出來,所以它本身從不構成某個粒子存在的證據。