本文发表在《大众科学》的前博客网络上，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
12月13日，欧洲核子研究中心（CERN）将发布在大型强子对撞机（LHC）上寻找希格斯玻色子的新数据分析结果。正如我报道的我今天发表的文章，12月7日，我与费米实验室的理论物理学家乔·莱肯通了电话。莱肯是CMS合作组的成员，CMS是LHC上两个最大的实验之一（另一个是ATLAS）。以下是该对话的轻微编辑后的部分文字记录。
您对下周的会议有很高的期望吗？
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这将是一次有趣的会议。这将是第一次有足够的数据可以让你为此争论的时候。无论最终希格斯粒子会发生什么，我认为我们会回顾这次会议，并说这是某种事情的开始。现在有足够的数据和足够不同的搜索，你可以真正深入其中。
您一直在关注关于公告的传闻吗？
我是CMS合作组的成员，所以我只关注ATLAS的传闻。在CMS中，我实际上知道发生了什么。我确定的事情是，[欧洲核子研究中心主任]罗尔夫-迪特·霍伊尔必须知道两个实验的结果，他说12月13日我们不会有发现，也不会有排除。
读者可能会因为所有的传闻和猜测而感到困惑，而且局外人也不清楚如何解释预期的公告。如果两个实验都观察到了大约“三个西格玛”的信号，而没有达到正式宣布发现所需的五个西格玛，这意味着什么？
那里有一个重要的点。我们建造了LHC，花费了很多钱，其中一部分是因为我们不想只是说，也许存在希格斯玻色子，也许它的质量是这样的。这台机器的建造是为了给出关于希格斯玻色子的完全明确的答案。而这只是一个时间问题。机器运转正常，探测器运转正常，我们有所有人在做他们需要做的事情。所以我们将会有一个关于希格斯粒子的明确答案。这只是一个它何时发生的问题。我们知道[五个西格玛的宣布]不会在下周发生，因为罗尔夫-迪特·霍伊尔说过不会发生。但是我们知道我们能够做到。而且这不会是一个模棱两可的答案。
是什么让找到像希格斯玻色子这样的新粒子如此困难？
关于这些数据真正重要的是，还有其他过程会产生看起来像希格斯玻色子的信号。例如，我们寻找衰变成两个光子的希格斯玻色子。好吧，标准模型[粒子物理学]中还有其他东西会产生两个光子。因此，我们不知道是否已经存在希格斯粒子的原因主要与希格斯玻色子的衰变看起来像其他类型的物理学有关。因此，这不仅仅是统计问题：而是理解看起来像希格斯玻色子的其他东西。而这正是我们现在的处境。这不是关于，“如果我们再多一个数据点会怎样？”它比这复杂得多，而且它更多地是由物理驱动的。
问题在于探测器不能直接看到像希格斯粒子这样的粒子，对吗？它们只能看到它的衰变产物。
是的，而且永远不会有一个单独的事件让你说，“啊哈！我百分之百确定这是一个希格斯玻色子。”这种情况永远不会发生。
一些物理学家，无论是在大型强子对撞机内部还是外部，都对大型强子对撞机尚未取得重大发现表示失望，特别是它没有发现超对称的证据，超对称是标准模型的扩展，其中每个粒子都有一个更重的孪生体，称为其超伙伴。
我年纪足够大，还记得他们在20世纪90年代开启[LHC的前身，欧洲核子研究中心的大型电子正电子对撞机]实验的能量升级时的情况。每个人都说，“只要机器启动，他们就会发现超对称。”然后他们当然没有发现，每个人都很失望。这只是人性的一个功能：当你启动一台机器时，你当然希望事情会跳出来。你必须为之长期坚持。如果需要十年，那就需要十年。
但是您是否期望LHC现在已经发现了超对称？
我没有期望胶子和夸克[胶子和夸克的超伙伴]比TeV[一万亿电子伏特，或者大约是氢原子质量的1000倍]更轻，这或多或少是现在的能量极限。这只是因为我的偏见，我们已经间接地知道超对称的某些部分至少有点重。虽然人们感到失望，但我认为这与LHC开启之前每个人所说的话并不矛盾。
您认为LHC发现超对称的前景如何？
超对称最有可能的情况是，我们将在今年或能量升级的第一年看到一些东西。这只是取决于事物有多重以及看到它们有多困难。如果这种情况没有发生，那么我认为你应该开始重新考虑你正在做的事情。超对称的问题是——有点像弦理论——它有一千种不同的方式来切割和分解它。也许我们只是没有正确地理解这个问题。
最轻的超伙伴可以重达1 TeV吗？
它可以。现在，一旦你把它做得这么重，你就必须开始担心暗物质了。但是超对称和暗物质之间的联系是棘手的——它涉及额外的假设。你甚至可以连接超对称和暗物质的想法是令人难以置信的雄心勃勃的。暗物质据说是来自大爆炸的。你将在对撞机中找到一些东西并说，啊哈，它解决了所有这些问题的想法是非常雄心勃勃的。
物理学家认为构成暗物质的粒子类型，称为弱相互作用大质量粒子或WIMP，可能也可能不是超对称的一部分，但无论它们是什么，它们都应该是相对较轻的，对吗？
是的。问题在于，到目前为止，在LHC上，我们只在其他粒子的衰变中寻找WIMP。现在，从2012年开始，我们希望寻找这些WIMP的直接产生。问题在于，这些是弱相互作用的大质量粒子。弱相互作用意味着它们很难从其他粒子的碰撞中产生。到目前为止，我们还没有足够的数据来考虑像这样的认真搜索。
但是，如果WIMP存在于200 GeV左右，它们不会已经在现有数据中显示为缺失的质量吗？
是的——这只是将它们从背景中提取出来的问题。我们本应该已经制造了一些暗物质粒子。就像如果希格斯粒子在125 GeV处，这意味着Tevatron[费米实验室的粒子加速器，于今年秋天关闭]已经制造了很多它们，只是我们无法将它们明确地从Tevatron数据中提取出来。我们现在可能也处于与暗物质相同的情况，即已经存在一些暗物质粒子，但我们还无法区分它们。例如，[CMS探测器内部的碰撞]会产生大量的微中子：微中子也是不可见的。你如何区分一个不可见的微中子和一个不可见的暗物质粒子？这是一个棘手的问题。
但是您认为最终在LHC上发现超对称的可能性大吗？
说可能性大不是一个科学的陈述。你不能给新物理学的发生赋予概率。但是，如果你问我我自己的钱会怎么赌，我会用我自己的钱赌[2012年]或能量升级的第一年[当LHC的能量应该几乎翻倍，使其接近其原始设计规格时]是发现超对称的黄金时期。我想如果你在三年前问我，我也会说同样的话。
事实上，我认为我们在五年前谈话时你就说过这句话。如果，假设一年后，证实希格斯粒子存在并且其质量为125 GeV，这会告诉我们关于超对称的什么信息？
正如我一直以来告诉人们的那样，希格斯玻色子剩余允许质量范围在115 GeV到140 GeV之间这一事实——对于超对称而言，至少非常有趣的是，目前允许的范围正是超对称所说的它应该在的范围。
所以它会与超对称一致吗？
是的。此外，一旦你发现了希格斯的任何真正发现，问题将是，它真的是一个标准模型的希格斯粒子吗，还是它有细微的差异？超对称希格斯粒子至少与标准模型的变体略有不同。我们能看到这些差异吗？这将是下一个重大挑战。
戈登·凯恩和他的合作者本周在 arXiv 上发表了一篇论文，声称基于弦理论预测希格斯玻色子的质量为 125 GeV。[凯恩表示，他已经在 8 月份的国际会议上展示了这些结果，因此他的团队的计算并非现在为了匹配传闻中的希格斯玻色子质量而进行的。] 如果传闻属实，希格斯玻色子的质量真的有这个值，你会认为这是弦理论的成功吗？
我会说这将是弦理论与实验之间成功联系的一个例子。问题在于，据我们所知，可能还有 10,000 种其他方法可以从弦理论出发，得到相同的希格斯玻色子质量，并且[所有这些版本的弦理论]在其他方面可能有所不同。这只是弦理论有太多解决方案的问题。但是，任何成功的解决方案能够让你从弦理论走向真实的测量——这是一个巨大的进步。
但是，如果一个理论可以做出各种不同的假设和各种不同的预测，那么无论实验发现什么，人们总是可以声称这个理论是正确的。
是的，这就是你如何到达多重宇宙的。你可以说，是的，我可以预测我们的宇宙，但我也能预测我们宇宙的 10^500 种变体——其中一些变体与我们的宇宙的不同之处仅在于希格斯玻色子的质量，比方说。因此，从这个意义上讲，你永远无法预测希格斯玻色子的质量。如果真的存在多重宇宙，那么这个问题就无解。你必须弄清楚你生活在哪个宇宙中。你不会预测你生活在哪个宇宙中。
传统上，粒子物理实验是由实验物理学家完成的，而理论家是局外人。但是，ATLAS 和 CMS 包括像你这样的理论家。作为实验合作的一部分，你的经历如何？
对我来说，这是一次真正的学习经历。首先，这是一种不同的文化。它具有极强的竞争力，与我们在理论界的方式不同。实验学家彼此之间要友好得多。通常，如果我写一篇理论论文并做理论报告，至少会有一位理论家跳出来说，“这完全是错误的，我可以确切地告诉你为什么。”
这听起来非常熟悉——听起来类似于数学家的文化，那也是我出身的地方。
但是，实验物理学家会展示你的结果，你会进行礼貌的讨论，人们会提出非常礼貌的建议。但最终，我们必须确保我们的结果在向世界发布之前是绝对正确的。公众相信我们会做非常好的分析。不知何故，在看似无休止的会议上进行的这种礼貌的舞蹈最终会让你得到非常可靠的结果。我正在学习在我晚年保持礼貌。
人们认为让理论家参与合作是个好主意吗？
我认为有太多的理论家不是好事，因为理论家非常不守纪律，而且我们不太适合做事的方式。拥有少数理论家作为资源是好的，但是如果我们有 100 位理论家，那只会增加噪音。我认为这两个实验都有大约五个人，这差不多是正确的数字。此外，还必须是那些愿意做出坚定承诺的人。仅仅弄清楚如何运行 CMS 软件就花了我一年的时间。一切都使用极其复杂的计算机完成。
在下周到来之前，物理学家们感到兴奋吗？
即使我们不会在 12 月 13 日的会议上得到任何确凿的结论，人们当然也在更多地思考希格斯物理学和假设的场景。有很多这样的兴奋。显然，即使我们今年不会得到最终的结果，希格斯玻色子将在我们可预见的未来中成为我们议程的首要议题。终于！
所以不会再被超光速中微子分心了吗？
让我们看看费米实验室的 [MINOS 中微子] 实验怎么说——他们将核实那个结果。如果他们证实了这一点，那么我才会真正相信它。那将会是麻烦。你可以提出解释，但是要真正弄清楚改变狭义相对论的所有影响，那可能要由下一代来解决。
最后还有什么评论吗？
我对大型强子对撞机 (LHC) 的进展方式感到非常高兴。这是一项复杂的工作，具有数千项技术和科学挑战。这是我这一代的曼哈顿计划。这些人的奉献精神正在以非常快的速度得到回报。
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图片由 Symmetry 杂志提供