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希格斯粒子是粒子物理学标准模型中最后一个尚未被观测到的粒子，如果它真的存在，那么它就越来越没有藏身之地了。伊利诺伊州巴达维亚的费米国家加速器实验室今天缩小了可能发现希格斯粒子的质量范围。
希格斯玻色子以英国物理学家彼得·希格斯的名字命名，据信它赋予其他基本粒子（例如重 W 和 Z 玻色子）质量，因此发现它或证明它不存在将对人们从根本上理解世界如何运作产生重大影响。
“现在是粒子物理学中一个非常有趣的时期，因为我们有这个标准模型，它解释了我们过去 30 年观察到的所有现象以及我们所知的一切，而没有明显的偏差。然而，我们知道标准模型不可能是自然界的全部故事，”加州大学戴维斯分校的物理学家约翰·S·康威说道，他是费米实验室（CDF）对撞机探测器合作组的成员，该合作组是参与新质量范围结果的两个团队之一。当该模型的缺失部分被找到时，许多悬而未决的物理学问题可能会得到解答或至少得到澄清。“无论我们发现什么，”康威补充道，“都将是惊人的。”
先前的对撞机实验对希格斯粒子设置了 114 吉电子伏特 (GeV) 的下限，这是一种可用于测量粒子质量的单位，理论计算要求它小于 185 GeV。费米实验室的最新结果来自其 Tevatron 对撞机，排除了 160 至 170 GeV 之间的希格斯质量。（根据费米实验室的数据，所有这些约束都处于 95% 的置信水平。）
Tevatron 等对撞机实验将粒子以极高的能量碰撞在一起，并观察产生的结果，包括一些奇特但短暂的粒子。“我们寻找我们知道存在的物质的特征，以及我们认为可能存在的物质，例如希格斯，”物理学家马萨诸塞州沃尔瑟姆市布兰代斯大学的克雷格·布洛克也说道，他也是 CDF 团队的成员。“如果希格斯的质量在这个相当窄的 160 到 170 GeV 范围内，”他说，“我们应该已经看到它了，我们很有机会看到它。”
康威说，费米实验室扩大排除的希格斯质量范围是“一个非常令人兴奋的进展”。尽管如此，他认为，如果要找到希格斯粒子，它将首先在日内瓦附近更强大的大型强子对撞机 (LHC) 中被发现，该对撞机在去年 9 月一次中断启动后，预计将在今年晚些时候重新上线。（康威和布洛克也在 LHC 上进行物理项目。）“这是一场寻找希格斯的竞赛，”康威说，“但如果我必须下注，我会赌 LHC。”
然而，在某些情况下，费米实验室（在 LHC 被搁置期间，继续保持其作为粒子物理学领头羊的地位）可能会赢得这场竞赛。如果希格斯粒子的质量恰好在 150 GeV 左右（康威认为这不太可能），证据表明它是一个在 120 GeV 附近的较轻粒子，Tevatron 可能会相对较快地找到它。或者，随着收集更多数据的时间，Tevatron 可以通过向上推高其较低的质量边界，从而更紧密地逼近希格斯粒子。
但是，如果整个质量窗口都被耗尽了——如果实验表明希格斯粒子或类似的东西根本不存在呢？“那基本上意味着我们对标准模型中发生的事情缺乏非常深刻和根本的理解，”布洛克说。“如果没有类似希格斯粒子或类似的东西赋予 W 和 Z 质量，我们根本不知道这是如何发生的。”