新的希格斯玻色子结果带来安慰与失望

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


今年七月,大型强子对撞机 (Large Hadron Collider) 的物理学家宣布,他们发现了一种新粒子,看起来很像长期以来人们一直寻找的希格斯玻色子。事实上,他们发现的类希格斯粒子几乎是完美的——根据现有数据,它看起来几乎完全像粒子物理学标准模型预测的希格斯玻色子的样子。这一发现让物理学家们感到鼓舞,他们终于抓住了难以捉摸的希格斯玻色子,但也助长了人们的担忧,即大型强子对撞机不会带来任何令人震惊的新观测结果来让人困惑。因为如果物理学家没有发现任何与现有理论相冲突的东西,我们又将如何加深我们的理解呢?

本周,在大型强子对撞机工作的物理学家们正在分享最初宣布以来的第一批第一批希格斯数据。当然,大型强子对撞机无法直接观察到希格斯玻色子,因为它会迅速衰变成其他基本粒子。相反,物理学家必须统计探测器观察到的粒子数量,并梳理出可能来自瞬间存在的希格斯玻色子的粒子。如果标准模型是正确的,物理学家就知道他们应该看到多少这些子粒子。任何与预期数量的偏差都将表明标准模型之外正在发生某些事情。

唉,本周在日本京都强子对撞机物理学研讨会上展示的大部分希格斯玻色子结果都完全符合我们的标准理解。 ATLASCMS(大型强子对撞机上最大的两个粒子探测器)的物理学家拥有大约是七月份两倍的数据;这些新数据并没有显著改变初步结论,即大型强子对撞机正在观察到一个普通的标准模型希格斯玻色子。


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可以肯定的是,现在仍处于早期阶段,随着时间和数据的积累,物理学家可能会了解到希格斯玻色子与标准模型的预测有所不同,甚至可能会发现不止一个希格斯玻色子。

而且,这也不是说新的结果缺乏趣味。在七月份,物理学家发现希格斯玻色子衰变成两个光子的频率略高于预期。这可能是新物理学的暗示吗? 有可能。 这也可能只是一个统计上的小波动,会在即将到来的数据洪流中消失。 但是,虽然 ATLAS 和 CMS 物理学家本周更新了他们关于许多其他希格斯玻色子衰变的结果,但在光子衰变问题上,他们选择保持沉默。 本周,最令人着迷的观察结果是不存在的观察结果。

图片由 CMS/CERN 提供

迈克尔·莫耶是《大众科学》物理学和太空报道的责任编辑。此前,他在《大众科学》杂志工作了八年,担任文章编辑。他的文章“通往第十维度的旅程”获得了 2005 年美国物理研究所科学写作奖,并曾出现在 CBS、ABC、CNN、福克斯和探索频道。他曾在加州大学伯克利分校和哥伦比亚大学学习物理学。

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