在BEPCII电子储存环RF腔下游探测到能量高达数百TeV的异常电子发射

——对扩展的爱因斯坦-洛伦兹质量公式的实验验证

钱 大 鹏

摘 要：在一个吸纳了测不准原理的新狭义相对论中，爱因斯坦-洛伦兹质量公式被证明是一个更普遍的方程的特例，扩展的新方程预言在粒子的运动中存在微弱的“高速度-低质量”效应，该效应可导致电子束流在加速电场中以小概率产生远高于束流能量的超高能电子。在BEPCII电子储存环上使用累积探测方法对其进行了实验检验，结果显示在RF腔下游确有理论预期的能量高于束流能量数十万倍的异常电子发射的迹象。下一步拟采用具有电子学实时显示功能的电磁量能器进行更精密的探测，以获取充分的证据完成对扩展的爱因斯坦-洛伦兹质量公式的严格验证。

关键词：扩展的爱因斯坦-洛伦兹质量公式，超高能电子，电子储存环，电磁量能器

全文下载：BEPCII上的实验报告.pdf

【补充说明】

必须指出，本文报道的是对储存环超高能电子出射现象的初步探测结果，属于“半成品”实验报告。说起来，在人工建造的加速器上居然有在宇宙线中都难得一见的能量高达数百TeV的异常电子出射，乍听上去恐难令人接受，而且对于记录着大量事件累积簇射结果的实验胶片进行解读更需要付出极大的耐心，所以阅读这个实验报告是一件非常辛苦的事情。

这篇文章曾先后投给两个专业期刊Physics Letters B和European Physical Journal C，虽然作为“半成品”没能发表，但令我欣慰的是这篇很不耐读的文章却引起了几位编辑和审稿人的兴趣，得到了他们认真的审阅和回复。Physics Letters B的编辑Doser博士回信说，对于31页的长篇稿件他本可以直接拒收的，但“given the unusual subject matter, I have additionally gone through the paper itself”，他没有否认这个现象的存在，只是认为证据不强，并提出建议说：“With a more sophisticated set-up, perhaps an electronic sampling calorimeter, a stronger case might emerge”；European Physical Journal C的匿名审稿人也没有否定我的实验结论，他只是要求“Such a result must be analyzed by the experimental collaboration, not by a single member”，该杂志的主编暨苏黎世联邦理工学院（爱因斯坦的母校）校长Dissertori教授来信说“The referee has studied your manuscript very carefully. Since the person is a highly respected colleague and outstanding expert, I decided to follow the recommendation.” 当然，我是实验的“单干户”，不可能按照EPJC审稿人和Dissertori教授的建议由团队分析结果，只能设法广泛征求意见，这是我把实验报告贴在这里的原因之一，我信任科学网平台的功能。

无论如何，对于理论预言的储存环RF腔下游超高能电子出射现象，已经通过NSRL和BEPCII两台加速器、三种不同条件下的实验初步探测到了它的迹象。值得一提的是，这个现象之所以长期没被发现，是因为它发生的地方被视为储存环隧道里的“垃圾堆”，通常只知道那里的辐射很强很乱，没有利用价值，所以向来无人问津。现在看来垃圾堆里有“钻石”，新物理就藏在那个“被爱情遗忘的角落”！

总之，储存环超高能电子出射，这个前所未见而且匪夷所思的现象明显颠覆了现有观念体系下的认知，它很可能成为探索发现新物理的一个突破口，因此亟待对它进一步展开严格精密的实验验证。庆幸的是，这个实验其实相当的简便易行，它无须大型设备，只要一个shashlyk电磁量能器就可立见成效。我殷切希望有关机构和高能物理学家们能够知道并且重视这项研究，特别期盼遇到有兴趣、有专长、有条件的实验家一道去完成“终审”验证实验。

---------------------------------------------------------------

本文的英文本以“Signs of abnormal ultra-high-energy electrons emission with energy up to 10⁵ times of the beam energy are detected at downstream of the RF cavity of the electron storage ring”为题发布在Nature旗下Research Square预印本网站https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-214987/v1

Abstract: In a new version of special relativity that absorbed the uncertainty principle, the Einstein-Lorentz mass formula proved to be a special case of a more universal equation. The new equation indicates that there is a “high speed but low mass” weak effect in particle motion, which will cause the generation of abnormal ultra-high-energy electrons with a small probability when an electron beam passes through an accelerating electric field. The author used the method of long-times accumulation detection to test it on the BEPCII, which results show that there is indeed emission of abnormal electrons with energy up to 10⁵ times of the beam energy at the downstream of the RF cavity of the electron storage ring. Therefor, it is suggested to use the detector with an online real-time display function, such as the “Shashlyk calorimeter”, to detect the single event of ultra-high-energy electron, so to fully verify this previously unknown phenomenon and further discover new physics.