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如果它看起来像希格斯玻色子，并且行为像希格斯玻色子，那么它很可能是一个标准的希格斯玻色子。 这是来自欧洲核子研究中心 (CERN) 大型强子对撞机 (LHC) 最新测量的趋势，物理学家们一直在仔细描述他们在 2012 年发现的新粒子。 到目前为止，日内瓦加速器的每一项测试都证实，新粒子与标准模型粒子物理学所描述的希格斯玻色子非常相似。 这些结果响亮地证实了罗伯特·布鲁特、弗朗索瓦·恩格勒特和彼得·希格斯于 1964 年首次提出的希格斯理论，并帮助后两位赢得了去年的诺贝尔物理学奖。 （布鲁特于 2011 年去世，因此没有资格获得该奖项。）
然而，科学家们渴望探测到与这种想法的偏差，这可能会揭示更深层次的物理学。 例如，如果希格斯玻色子衰变为较轻粒子的速率与预测的略有不同，则可能表明存在新的奇异粒子干扰这些衰变。 虽然最近的结果没有显示出这种干扰的迹象，但 LHC 的下一阶段可能会提供新的见解； 它计划于 2015 年初开始以更高的能量运行。 在这些能量下，希格斯玻色子可能会打开通往新的物理学理论的大门，该理论可以更充分地解释宇宙。 “随着希格斯玻色子的发现，我们并没有完成一项探索，实际上我们开启了一个全新的研究方向，”莱斯大学物理学家保罗·帕德利说，他在 LHC 的紧凑型缪子螺线管 (CMS) 实验中工作。 “在未来几十年里，我们的工作将是对其进行详细研究。”
当物理学家首次在 LHC 观察到希格斯玻色子时，他们是通过其衰变为其他玻色子来识别它的——具体而言，是规范玻色子，即力载体粒子，例如光子（电磁力的载体）以及 W 和 Z 玻色子（弱力的载体）。 然而，现在，CMS 研究人员在自然物理学杂志上报告说，他们看到了希格斯玻色子衰变为费米子的证据——费米子是构成原子的电子和夸克等粒子类别。 来自 LHC 的超环面 LHC 装置 (ATLAS) 实验的先前研究也支持了这一结论。《标准模型》也预测了这种衰变，但这并非必然的结论。（大众科学是自然出版集团的一部分。）
希格斯玻色子被认为与弥漫整个空间的无形希格斯场有关。 当粒子穿过该场时，它们与场的相互作用赋予它们质量。 希格斯粒子衰变为其他玻色子的最初发现证实了希格斯场可以与玻色子相互作用。 现在，最新的结果表明，该场也可以与费米子相互作用。 这一发现支持了这样一种观点，即单一的标准模型希格斯玻色子解释了所有粒子如何获得质量。 但一些假设表明，存在多种类型的希格斯玻色子——以及因此存在的希格斯场——并且每种类型都负责赋予某些类型的粒子质量。 “这个新结果并没有排除其他希格斯玻色子，但它为目前标准模型的正确性提供了额外的支持，”匹兹堡大学的理论物理学家艾尔斯·弗雷塔斯说。 “但也可能存在两个希格斯玻色子，它们基本上分担了这项工作，两者都为粒子的质量贡献了一部分。”
凭借来自 LHC 下一次运行的更多数据，物理学家们或许能够证实或排除这种可能性。 目前，关于希格斯玻色子衰变为费米子的频率——以及因此希格斯场与它们的“耦合”或相互作用的强度——的不确定性是不精确的。 “可能是当前发现的粒子的耦合大于或小于标准模型的预测，而这种偏差将由第二个希格斯玻色子来补偿，”弗雷塔斯说。 而且，如果存在额外的希格斯玻色子，LHC 可能会在明年开始以更高的能量运行时直接产生它们。
自对撞机于 2008 年开放以来，其最大能量为 8 太电子伏特 (TeV)。 当 LHC 结束当前的中断并在 2015 年春季重新启动时，由于改进的超导磁体排列在加速器 27 公里长的地下环路中，它应该能够达到 13 TeV 的能量。 更强的磁体可以比以前更快地加速注入环路中的质子，确保当它们碰撞时，爆炸将更具能量。 经过改进的 LHC 还将碰撞质子更紧密地聚集在一起，从而产生更密集的束流，并赋予其物理学家所称的更高“强度”，这应该能够实现更多的正面碰撞。 总而言之，物理学家预计 LHC 的下一次运行将产生比之前运行多 300 倍的希格斯玻色子。 “这种增加的速率将转化为更高精度的希格斯玻色子特性测量，”弗雷塔斯说。 例如，新数据应该将希格斯场与各种粒子（包括玻色子和费米子）相互作用强度的计算精度提高两到三倍，他说。 “这肯定为看到我们迄今为止尚未看到的东西打开了机会，但我们不知道大自然为我们准备了什么。”
超越标准模型的更深层次物理学理论的一种选择是超对称性——即对于每个已知的基本粒子，都存在一个“超对称”伙伴粒子的想法。 到目前为止，还没有出现这种粒子的迹象，但增强型 LHC 可能足够强大，可以自行产生超对称粒子。 即使它没有做到这一点，LHC 也可以通过更微妙的方式证明它们的存在。 这些粒子可能会以量子幻影的形式出现，以同样快的速度从虚空中出现和消失，而希格斯玻色子则衰变为更普通的粒子，例如。 更精确的希格斯衰变率测量可以反映这种情况是否正在发生。 “有时取得进展不是通过发现大的新事物，而是看到你所看到的事物的属性与我们预期的不太一样，”帕德利说。
标准模型也没有解释暗物质，暗物质被认为是由不与普通粒子相互作用的隐形粒子构成，但却构成了宇宙中物质的大部分。 “希格斯玻色子与具有质量的粒子相互作用，因此希格斯玻色子很可能与暗物质粒子相互作用，”费米国家加速器实验室和伊利诺伊大学芝加哥分校的 CMS 研究员理查德·卡瓦诺说。 例如，如果希格斯玻色子衰变为暗物质粒子，它们将飞出 LHC 而永远不会被探测到。 然而，它们的缺失——以及其他衰变产物数量的不足——可能会留下印象。
最终，没有人知道 LHC 未来几年会带来什么，但一系列诱人的可能性让科学家们坐立不安。 “这绝对是成为物理学家最激动人心的时刻之一，”卡瓦诺说。 “我早上醒来时都起鸡皮疙瘩，因为我们所处的位置。”