这就是希格斯玻色子的样子

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如果一切顺利,几年后,世界上每个新闻媒体都会在研究人员打开香槟酒瓶的照片下方刊登像这样的图片。这是来自一项实验数据的可视化,该实验正在积极寻找希格斯玻色子,这是宇宙中所有质量的拟议来源。事实上,它可能*是*来自希格斯玻色子的信号。今年夏天晚些时候,研究人员最终可能会开始利用来自万亿电子伏特加速器(Tevatron)的数据,清除希格斯玻色子的一些剩余藏身之处,万亿电子伏特加速器是世界上最强大的粒子加速器,位于伊利诺伊州巴达维亚的费米国家加速器实验室。这是在圣路易斯举行的美国物理学会会议上的一次演讲的重点信息,该演讲总结了希格斯玻色子搜寻的现状。万亿电子伏特加速器将质子和反质子撞击在一起,产生自大爆炸以来从未存在过的粒子。这些粒子迅速爆炸成更轻、更稳定的同类粒子,以某些组合形式出现——这就是研究人员在探测器中寻找的东西(并在上图描绘)。到目前为止,他们最具挑战性的目标一直是希格斯玻色子,它是粒子物理学标准模型的最后一块缺失部分,被认为通过充当某种糖蜜来赋予其同伴粒子质量,所有粒子都必须从中穿过。您可能听说过大型强子对撞机 (LHC),它是万亿电子伏特加速器的庞大后继者,将于今年晚些时候在日内瓦附近启动。如果希格斯玻色子存在,每个人都确信大型强子对撞机将找到它。但是,如果万亿电子伏特加速器的研究人员能够用一些关于质量赋予者的最后一刻证据来抢走大型强子对撞机的一些风头,他们将会欣喜若狂。如果研究人员确切知道希格斯玻色子应该有多重,那么找到它会容易得多,但标准模型并没有告诉他们这一点。相反,他们不得不依赖间接线索。(注意:物理学家根据锁定在粒子中的能量来指代粒子的质量——根据著名的 E=mc2——这也是粒子碰撞必须包含以产生该粒子的能量量。)万亿电子伏特加速器的实验精确地测量了顶夸克和一些其他被认为与希格斯玻色子相互作用的粒子的质量,结合其他数据,这意味着上帝粒子的质量很可能介于 114 到 1600 亿(吉)电子伏特(GeV)之间。(一个 GeV 大约是静止质子的质量能量。)万亿电子伏特加速器可以达到那些高能音符。然而,据俄亥俄州立大学的粒子物理学家布赖恩·威纳称,在明年年底或后年机器停止运行之前,它可能只会产生几十个希格斯玻色子,他发表了关于希格斯玻色子搜索的演讲。他解释说,最大的挑战是能够从大量更频繁发生的类似粒子爆发中分离出少数事件。例如,上面显示的万亿电子伏特加速器数据是在三年前获得的,具有希格斯玻色子的特征,但更有可能是更平凡的结果,威纳说。万亿电子伏特加速器是否有可能在某个质量范围内探测到希格斯玻色子,部分取决于其仪器记录的相应能量的碰撞次数。威纳说,目前看来,实验应该在今年夏天开始搜索 160 GeV 的希格斯玻色子。要么他们会给大型强子对撞机一些诱人的东西来跟进,要么这将是希格斯玻色子可能拥有的一个较小的质量。

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