这是个老笑话。一名妇女回家时发现一位邻居在街灯下找他的钥匙。她问：“你就是在那儿丢的吗？”。邻居说：“不是，但这里有光。”
更改一些细节，您可以描述成粒子物理的当前状态。
十多年来，地球上最昂贵的实验一直是以与光速相差无几的速度相互投掷质子。瑞士日内瓦附近欧洲粒子物理研究所（CERN）粒子物理实验室的大型强子对撞机(LHC)发生了数万亿次碰撞，这有助于确认我们现有的现实状况。但是，大型强子对撞机所要解决的许多基本问题仍然非常开放的。
对于新一代的物理学家来说，停滞的威胁意味着是时候重新思考我们的探索了。而不是建立更强大的实验，他们有一个激进的建议。他们相信像LHC这样的实验可能已经发现了令人兴奋的新物理的特征，我们只是不知道它们在那里。
在数百万GB的数据中寻找那些丢失的线索是非常复杂和耗时的，需要强大的新算法。这就是为什么有些人想要一条捷径。他们瞄准了困扰我们之前搜索的盲点，寻找隐藏在阴影中的有希望的新想法的踪迹。他们提出的一个粒子巢的方案，其相互作用使它们隐藏起来，这可能是物理学中最令人困惑的问题的关键所在。或者，这个方案可能是无济于事的。不管怎样，现在是我们冒险进入黑暗的时候了。
随着科技的发展，大型强子对撞机发出了非常强大的光束。它的质子碰撞以每秒3000万次的速度轰鸣，产生了一个不可能完整存储的连续数据流。相反，一些碎片被立即过滤，每秒选择大约1000个进行进一步分析，其余的被丢弃。加州大学圣巴巴拉分校的理论物理学家纳撒尼尔·克雷格(Nathaniel Craig)说：“这使得每天仍有超过8000万的事件被记录下来，即使是经过筛选的结果也是如此复杂，需要进行选择性分析。你只能探索有限的可能性。”
这意味着要依靠直觉来确定搜索的优先顺序。有时候，这些理论上的偏好是有回报的。以希格斯玻色子为例，这个粒子在20世纪60年代初就想出来解释基本粒子是如何获得质量的。理论家预测，当两个质子以足够高的能量碰撞时，这个难以捉摸的粒子可能会爆发，然后衰变成两个能说明问题的光子。当大型强子对撞机在2009年首次启动时，大部分的分析都是为了从背景噪音中挑出这种独特的事件。
以色列魏兹曼科学研究所的诺姆·塔尔霍德(Noam Tal Hod)说：“你知道一个粒子应该是什么样子，但分析是非常复杂的。”2012年7月4日，所有这些努力都得到了回报。大型强子对撞机(LHC)的数据显示，大型强子对撞机的数据显示，一个可疑的高数量的光子对以125千兆电子伏的能量出现，这相当于希格斯粒子质量的一个可能值。这这样一个数据尖峰，正是物理学家们一直在寻找的信号。
希格斯粒子是一个被称为粒子物理学标准模型的拼图的最后一部分，它描绘了宇宙中已知粒子和力的全貌。它的完成标志着长达几十年的狩猎的结束，但并不是每个人都在庆祝。各种基本的谜团仍未解开，这表明一些超出标准模型的东西尚未被发现。
剩下的许多问题归结为一个问题。粗俗地说，有些东西特别小，而相关的东西却特别大。这就是所谓的层次问题，一旦你发现了它，你就会开始在任何地方看到它。
以大自然的四种基本力量为例。最弱的两种是引力和弱核力，它们只在最小的尺度上工作，并对某些类型的放射性衰变负责。弱核力很弱，但与之相比，引力大约弱了25个数量级，这是一种奇怪的情况，到目前为止还没有很好的解释。
这种不对称现象在其他地方再次出现。暗能量，一种导致宇宙膨胀加速的神秘力量，比我们预期的要弱120个数量级。暗物质是宇宙中占主导地位的物质形式，它与常规物质的相互作用很弱。中微子是标准模型中最轻的粒子，比其他任何粒子都轻数千倍。
这些差异给物理学家们带来了极大的困扰，他们更愿意看到理论中的相关参数具有广泛的一致性。这种对“自然性”的偏好引发了很多理论上的猜测-有些人会说这是个错误。克雷格说：“大自然并不在意我们的美学”，现实并不一定是美丽的。
希格斯玻色子是通过对质子碰撞碎片的筛选而发现的
然而，在大型强子对撞机第一次碰撞之前，自然解决方案是需要的。因为希格斯粒子被认为赋予了所有的基本粒子质量，一些计算预测，这些粒子中的每一个，反过来都会增加希格斯粒子的质量。这导致粒子的质量比物理学家想象的要大17个数量级，这是一个迫切需要解决的层次问题。最流行的解决方案是假设每个粒子都有一个更重的“超对称”孪生粒子，它与希格斯粒子的相互作用将完美地抵消所有这些多余的质量。但是超对称粒子所对应的碰撞从未出现在大型强子对撞机上，至少没有以我们所寻找的形式出现。
十年过去了，一切都没有改变。加州大学圣巴巴拉分校(UniversityofCalifornia，SantaBarbara)的伊莎贝尔·加西亚(Isabel Garcia)表示：我们太长时间地专注于超对称，不利于该领域。但大型强子对撞机的故事远未结束。这台对撞机仅记录了我们预期它一生中收集的数据的3%，2020年升级到更高的能量，将进一步提高它看到令人惊讶的事情的可能性。
但是，大型强子对撞机未能突破任何新的领域，这使得新一代人更加大胆地质疑推动先前搜索的预感。欧洲核子研究中心的理论物理学家马修·麦卡洛(Matthew McCullough)说：“这种乐观情绪在年轻人中最为普遍，我们已经摆脱了博士顾问们传下来的理论网。”
他们不想等待新的对撞机按照他们的规格建造，而是想利用他们所掌握的无与伦比的资源：超过3亿GB的存档数据。到目前为止，对这些碰撞的分析几乎完全集中于将其与标准模型或特定扩展(如超对称)的狭义预测进行比较。但是还有其他的方法来查看数据。
在一个理想的世界里，物理学家可以将自己从先入为主的观念中解放出来，然后尝试将每一次碰撞的各个方面与基于标准模型的完美模拟进行比较。任何不一致，无论多么微小，都会发出警报。
大型强子对撞机已经收集了3亿GB的数据
这种完整的、未经过滤的比较超出了我们目前的计算能力。更重要的是，标准模型所做的许多预测不是精确的值，而是简化复杂计算所产生的近似值。这意味着，仅仅因为我们的数学稍差，警报就可能响起，从而导致一系列潜在的误报。
一种切实可行的方法可能来自机器学习领域。尽管欧洲核子研究中心几十年来一直在某种程度上使用它，但随着计算机的指数级增强和算法的发展，这一领域正在迅速扩大。
欧洲核子研究中心(CERN)的实验学家莫里齐奥·皮里尼(Maurizio Pierini)设想了一种新的自动搜索，可以标记意外事件。这些异常的数量可能会达到每月数百个，与主要收集的数据相比，这只是一个很小的数据量。一旦人类对它们进行了审查，该算法将被教导忽略那些被认为是假阳性的算法，从而限制未来对这些类型的检测，同时学习寻找更多的那些真正令物理学家困惑的类型。
克雷格说：“机器学习是有希望的，也是必要的。”但是，任何对已经收集的数据进行全面筛选的尝试都可能需要时间。
无论我们接下来遵循哪一种理论预感，都需要谨慎地加以选择。由于粒子物理学刚刚摆脱了几十年来对超对称性的痴迷，我们最不需要的就是用另一种方法来替换这套理论。但一位新的候选人似乎太诱人了，不会不去调查。对于越来越多的物理学家来说，它勾勒了所有的选项，解释了困扰标准模型的神秘之处，同时留下可能隐藏在LHC数据中的明显标志。
这项工作起源于两个独立的物理学家小组在2015年进行的研究。他们试图解决一个等级问题：为什么引力比自然界的其他基本力量要弱得多。他们决定，弥合这一差距的方法是召唤出相当于机械时钟的粒子。
齿轮安装在每一个老式计时器中，秒针的每一个转动都会在时针上产生相应的运动，让两个非常不同的时间刻度毫不费力地连接在一起。用粒子代替齿轮，每个粒子都能与其最近的邻居相互作用，并且可以在两个物理领域之间建立一座桥梁，这两个领域的规模大不相同。
麦卡洛意识到这个想法可以做得更多，他的同事吉安·朱迪斯(Gian Giudice)是欧洲核子研究组织(CERN)理论部门的负责人，他与他的同事吉安·朱迪斯(Gian Giudice)一起，将钟表般的类比延伸到整个宇宙，用无穷的齿轮链将微小的引力与其他基本力联系起来。
“一座桥可以在两个截然不同的物理领域之间建立起来。”
德国电子同步加速器实验室的理论家克里斯托夫·格罗金（Christophe Grojean）对这项工作的威力印象深刻。他说：“时钟机制可能会揭示出一种新的隐秘的物质面貌。”
从那时起，时钟机制开始流行，大量的论文建议如何将其应用于物理学中许多最令人沮丧的问题，从暗物质的身份到中微子的质量等等。每一次迭代都是为手头的问题量身定做的一个独特的装置。
对于标准模型没有回答的问题，时钟机制并不是唯一种在数学上合理且令人信服的方法。然而，使它与众不同的是它的实验预测：如果存在时钟机制，那么大型强子对撞机就不会注意到它。
希格斯粒子很容易被发现，因为它在数据中提供了一个明显的尖峰。然而，麦卡洛说，时钟机制法预测了一系列新的、紧密相连的粒子。这正是物理学家通常过滤掉的背景噪声模式。
梳理这些特征需要从根本上改变观点：我们需要更多地关注整个景观，而不是挑出遥远山脉中最高的山峰。这样的转变将是真正有价值的，加西亚说，有可能在时钟机制本身之外发现新的结果。
皮里尼说，执行必要的搜索是很容易的。事实上，塔尔·霍德（Tal Hod）一直在筛选LHC的模拟--比真实数据更容易掌握，测试是否有可能在这段时间里不被我们所注意到，就像钟表一样的独特特征。他说，这是第一次有人寻找似乎波动的东西，尽管这样的提议自2012年以来一直在四处流传。他已经发现了一些与时钟原理一致的东西，这给人们带来了希望，更全面的分析可能会在今年的某个时候显示出结果。
当然，这也需要接受考验，这个想法可能会失败。但是，即使是一个失败的假设也是鼓舞人心的，只要问问在超对称的漫长阴影中成长的理论家就知道了。
麦卡洛说：“没有人知道新的物理学将在哪里被发现。”毕竟，在我们当前的搜索中，我们可能对更多的东西视而不见。其他的理论假设长寿粒子是我们不能直接看到的，在它们通过大型强子对撞机探测器很长时间后才会衰变成我们能看到的东西。补充性的小规模实验正在进行中，其目的是扩大对新物理的探索，其中一些方法是大型对撞机无法做到的。但许多人的目光最终仍停留在大型强子对撞机上。
克雷格说：“大型强子对撞机是一艘巨大的战舰，每次打仗的时候，这些小艇中可能都会有一次小规模的冲突，但战舰赢了这场战争。”
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