发现希格斯玻设置的物理装置是什么

A. 为了希格斯玻色子，物理学家们用这些粒子对撞机来超越LHC

如果粒子物理学家得到它们，新的加速器有一天可能会仔细检查物理学中最诱人的亚原子粒子希格斯玻色子。在大型强子对撞机上被发现六年后，科学家们正在计划建造在欧洲日本或中国延伸数十公里的大型新机器。2012年发现的希格斯玻色子，这揭示了质量的起源，对于目前世界上最大的加速器LHC而言，这是一项具有里程碑意义的成就。现在，物理学家希望深入研究希格斯玻色子的奥秘，希望它能够解决粒子物理学中挥之不去的难题。"希格斯是一个非常特殊的粒子，"北京高能物理研究所所长物理学家王一芳说。"我们相信希格斯是通向未来的窗口。"但是那个加速器非常适合发现希格斯，但不适合详细研究它。

因此，粒子物理学家们正在呼唤一种新的粒子对撞机，专门设计用于驱动大量希格斯玻色子的物体。已经提出了几个强大的新机器的蓝图，研究人员希望这些"希格斯工厂"可以帮助揭示标准模型中明显弱点的解决方案。 "标准模型不是一个完整的宇宙理论，"特拉维夫大学的实验粒子物理学家Halina Abramowicz说。例如，该理论无法解释暗物质，这是一种不明物质，其质量是解释宇宙观测所必需的，例如星系中恒星的运动。它也不能解释为什么宇宙是由物质组成的，而反物质则非常罕见。 新碰撞的支持者声称，仔细审查希格斯玻色子可能会指出科学家们正朝着解决这些谜题的方向发展。但是，在科学家中，对新的，昂贵的加速器的需求并不普遍，特别是因为不清楚机器究竟会找到什么。

最接近的是日本北部的国际直线对撞机。与大型强子对撞机（其中的粒子围绕环形运动）不同，ILC将沿着直线加速两束粒子，在20公里长度上直接相互加速。而不是将质子撞在一起，它会碰撞电子和他们的反物质伙伴，正电子。但是，在一个不好的迹象中，日本科学理事会的一个多学科委员会在2018年12月的一份报告中反对该项目，敦促政府对其表示谨慎的支持，并质疑预期的科学成就是否证明加速器的成本合理，目前估计大约50亿美元。支持者认为，国际法委员会计划粉碎电子和正电子而不是质子，这有一些很大的优势。电子和正电子是基本粒子，意味着它们没有较小的成分，而质子由称为夸克的较小粒子组成。这意味着质子碰撞更加混乱，更多无用的粒子碎片会被筛选出来。

THIN LINE 计划在日本推出的加速器，国际直线对撞机（图示设计），将电子和正电子聚拢在一起，以更好地了解希格斯玻色子。REY HORI。

此外，在质子碎片中，每个质子的能量中只有一小部分实际上会进入碰撞，而在电子 - 正电子碰撞器中，粒子会使加速器的能量承受全部冲击。这意味着科学家可以调整碰撞的能量，以最大化产生的希格斯玻色子的数量。同时，与LHC的13万亿电子伏特相比，ILC仅需要2500亿电子伏特来产生希格斯玻色子。

对于ILC来说，"出现的数据质量会更高，希格斯的数据会更多，"日内瓦欧洲核子研究中心的粒子物理学家Lyn Evans说。每100次ILC碰撞中就有一次冲出希格斯，而在大型强子对撞机的100亿次碰撞中只发生一次。预计日本政府将在3月份决定对撞机。埃文斯说，如果ILC得到批准，那么建设需要12年时间。加速器也可以稍后升级，以增加它可以达到的能量。CERN计划推出一款名为Compact Linear Collider的类似机器。它也会碰撞电子和正电子，但能量比ILC高。它的能量将从3800亿电子伏特开始，并在一系列升级中增加到3万亿电子伏特。但是为了达到更高的能量，需要开发新的粒子加速技术，这意味着CLIC在未来比ILC更进一步，埃文斯说，他领导了两个项目研究人员的合作。

欧洲核子研究中心的科学家正在计划一种可能会使大型强子对撞机蒙上阴影的粒子对撞机。未来的圆形对撞机将在100公里左右。

在中国和欧洲，另外两个计划中的碰撞器将像大型强子对撞机一样是环形，但是它会使已经巨大的机器相形见绌； 两者都在100公里左右。根据11月正式发布并由王和高能物理研究所倡导的概念性计划，圆形电子正电子对撞机（CEPC）在中国尚未确定位置，将电子和正电子以2400亿电子伏特碰撞。之后可以升级加速器以更高的能量碰撞质子。科学家表示他们可以在2022年之前开始建造价值50亿至60亿美元的机器，并准备在2030年之前完成。在欧洲核子研究中心，拟议的未来圆形对撞机（FCC）也将分阶段运行，在碰撞质子之前碰撞电子和正电子。根据国际研究小组1月15日发布的报告，最终目标是达到100万亿电子伏特的质子碰撞，是LHC能量的7倍多。与此同时，科学家已将LHC关闭了两年，同时他们将机器升级为稍高的能量。另外，在2026年，称为High-Luminosity LHC的加强型版本将上线，并将质子碰撞率提高至少五倍。

大型强子对撞机建成后，科学家们相信他们会找到希格斯玻色子。但是对于新的设施，没有新粒子的承诺。相反，这些机器的目的是记录希格斯与其他已知粒子的相互作用程度； 在物理学家的术语中，这些被称为"耦合"。 希格斯耦合的测量可以简单地确认标准模型的期望。但如果观察结果与预期不同，那么差异可能会间接暗示某些新事物的存在 ，例如构成暗物质的粒子。一些科学家希望可能出现意想不到的事情。那是因为希格斯是一个谜，粒子凝结成一种类似糖蜜的液体。"为什么这种液体能做到这一点？我们毫不知道，"斯坦福大学的理论粒子物理学家Michael Peskin说。

这种液体弥漫在宇宙中，减缓了颗粒的速度，使它们变得重要。 另一个难题是，希格斯的质量比预期的小十亿倍。标准模型中的某些数字必须经过精细调整，以达到极高的精度，使希格斯更加沉重，这是物理学家发现不自然的情况 。希格斯的怪异暗示其他粒子可能在那里。科学家以前认为他们通过一种称为超对称的理论得到了希格斯窘境的答案， 该理论认为每个已知的粒子都有一个较重的伙伴 。"在LHC开始之前，人们抱有很大的期望，"Abramowicz说道：一些科学家声称大型强子对撞机会迅速找到超对称粒子。"嗯，它没有发生，"她说。即将到来的对手可能会发现超对称的证据，或暗示新的粒子，但这一次，科学家们没有做出承诺。

阿姆斯特丹自由大学的理论粒子物理学家胡安·罗霍说："过去，有些人的预期已经明显超出了LHC能力范围。" 当谈到任何新的碰撞者时，"如果我们想在未来几十年保持我们的领域领先，我们应该避免犯同样的错误，"他说。世界各地的研究人员现在正在考虑优先事项，为新的碰撞器和其他粒子物理实验提出论据。例如，欧洲物理学家将于5月召开会议讨论各种方案，努力制定一份名为" 欧洲粒子物理战略更新"的文件，以指导2020年及以后的研究。有一点是肯定的：拟议的加速器将 探索 未知领域，结果不可预测。Peskin说，围绕希格斯玻色子的未解答的问题使其成为寻找新物理暗示的最明显的地方。"这是我们还没有看过的地方，所以它真的很引人注目。"

B. 欧洲核子研究组织精确测量希格斯玻色子的质量

据外媒New Atlas报道，欧洲核子研究组织（CERN）2012年宣布的希格斯玻色子发现被认为是十年来最大的科学发现之一。此后几年中，科学家一直在仔细地测量它的性质， 现在欧洲核子研究组织团队已经对它的质量进行了最精确的测量。

希格斯玻色子是一种非常重要的粒子-它是由粒子物理学标准模型预测的最后的基本粒子。该玻色子代表希格斯场（Higgs field），它均匀地遍布整个宇宙。夸克和轻子等其他基本粒子通过与希格斯场相互作用来增加质量。

该假说最早是在20世纪60年代提出的，但是直到2012年才直接发现希格斯玻色子，最终证实了这一机理。这为最初提出该想法的科学家赢得了2013年诺贝尔物理学奖。

首次检测到希格斯玻色子的质量时，研究团队测得的质量约为125-126GeV。现在，该数字已进一步完善，不确定性在0.1％以内。根据该团队的说法，希格斯玻色子的质量为125.35 GeV。

这一新结果是基于2011年至2016年在大型强子对撞机上收集到的数据得出的。希格斯玻色子是不稳定的，通常会很快分解为更轻的粒子。在2011年和2012年，CMS检测器观测到希格斯玻色子衰减为两个Z玻色子，然后进一步衰减为四个轻子。在2016年，观测到它会衰变成两个光子。研究人员将这些结果结合起来，得出了有史以来最精确的新质量测量值。

虽然研究小组表示新的测量本身不会直接导致新的物理学，但确实增加了希格斯玻色子的困惑和标准模型的局限性。了解质量有助于改进将来对粒子其他性质的测量，以及我们可以期望在即将到来的粒子加速器中找到的质量。该团队表示，最终它将帮助我们“了解宇宙的长期稳定性”。

调查结果的详细摘要已在《 CMS Collaboration 》在线发布。

C. 简述：希格斯玻色子是什么

为了理解希格斯玻色子，我们一定要先聊聊“希格斯场”。就是这个场，赋予某些基本粒子它们的质量，同时也将自然界四种基本力中的两种相互分离。

该场的存在最早是在20世纪60年代早期被理论化的，物理学家们考虑了一个假设场的结果，这个假设场解释了电磁力和弱力是如何分离的，以及为什么一些携带力（或规范）的粒子有质量（如W和Z玻色子），而其他粒子（如光子）没有质量。

英国物理学家彼得·希格斯（Peter Higgs）是研究这个模型的众多研究人员之一。而他的名字从此便成为场、场的粒子和场的作用机制的代名词。

那么，什么是希格斯玻色子呢？

和所有的量子场一样，希格斯场产生了它自己的一种基本粒子：希格斯玻色子。它是一种相对较重的、不带电的、高度不稳定的玻色子（带有力的粒子，自旋为零），在分解成各种其他粒子之前，它只存在一瞬间。

2012年，大型强子对撞机（Large Hadron Collider）的两个探测器就探测到了这种粒子，正式将“希格斯玻色子”纳入标准模型（Standard Model），并为希格斯机制提供了强有力的证据。

又是什么给了粒子质量？

在日常生活中，我们认为质量是运动的阻力。质量大的物体很难移动；一旦它们开始运动，又很难停下来。

为此，阿尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论为我们提供了另一种看待质量的方法 —— 它是一个物体能量的表达式。

当一个物体静止不动时，它的质量等于它的能量除以光速的平方 —— 这就是我们熟悉的公式“E=mc2”的一个变形。 让物体移动，特别是在接近光速的情况下，它会获得相当于质量的能量。

原子的大部分质量来自被称为夸克的高能粒子的激发态，这些粒子在强大的力作用下束缚在原子核内部。夸克本身也有质量。周围的电子也一样。由于它们内部没有激发态，需要某种活动来解释静止时等于它们质量的能量。

更重要的是，在20世纪中叶，物理学家发现之前描述规范玻色子的模型与观测结果不符；像弱力的W玻色子和Z玻色子这样的短程粒子的质量是整个质子的80倍，而电磁场中影响深远的光子却根本没有质量。

物理学家们迫切地想要找到造成这些重量差异的原因，以及这两个领域为何如此不同的原因。

希格斯场是如何赋予基本粒子质量的？

在宇宙大爆炸后的极度高温下，电磁场和弱核力实际上是完全相同的。

随着宇宙的膨胀和冷却， 这两个场将变得截然不同：一个场的玻色子很重，作用在原子核的短距离内，而另一个场的玻色子足够轻，可以覆盖广阔的太空。

世界各地的几组物理学家对这种分裂（以及质量差异）做出了类似的解释。 历史 承认希格斯及其同事François Englert和Robert Brout在1964年提出的建议，该建议基于一种新型的量子场，这种量子场在任何地方都活跃，甚至在整个空白空间。

如果在宇宙的每个角落都有一个非零值的场，将会打破量子力学的基本平衡，而在理论上，这种平衡应该会产生一种已经被实验排除的粒子。

但希格斯和他的同事证明，如果这个假设场与导致弱力的场联系在一起，这种从未见过的麻烦粒子将被吞噬，留下一些重量级的W玻色子和Z玻色子，以及一个相对较重、无自旋、不带电的“希格斯”玻色子（很快就会瓦解）。

可以把希格斯场想象成一家糖果店，玻色子在吃巧克力时不愿着急，只会留下一堆短暂的“希格斯包装纸”。人们很快发现，同样的过程几乎适用于任何量子场；希格斯场解释了一系列其他基本粒子（如夸克和电子）的质量，这些粒子都拒绝被推动，因为它们需要片刻时间来治疗自己的甜食嗜好。

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D. ATLAS实验的主要目标及作用是什么

ATLAS实验的主要目标是探索形成我们宇宙的物质的基本特性和基本作用力，包括寻找和研究假想中的希格斯粒子。科学家希望，从加速器内巨大碰撞中出现的粒子里能够包括一种叫做希格斯的玻色子，因为根据粒子物理的标准模型，正是希格斯导致了质量的产生。ATLAS探测器将用于测量这些碰撞的碎片，用以寻找希格斯玻色子和超对称粒子等超出了标准模型的新物理现象，科学家希望用该实验装置去验证万物统一理论。

ATLAS实验还将探索物质和反物质之间的差异、宇宙“大爆炸”初期产生的夸克—胶子等离子体，以及进一步探讨自发对称破缺和各种粒子质量的来源，探索新的规范玻色子，研究新发现的顶夸克及相应层次粒子的各种特性等。

E. 希格斯玻色子

        早在1960年代，英国科学家彼得·希格斯就从理论上提出“希格斯玻色子”存在的可能性。但是，在实验中真正确认该粒子的存在， 则一直要等到2013年。

        2010年，意大利物理学家托马索·多里戈宣称，美国费米实验室的万亿电子伏加速器（Tevatron）可能已经发现了希格斯玻色子。但当时的发现仅限于3倍标准差，因此没有在科学界获得认可。

        直到2013年，欧洲核子研究组织确认发现希格斯玻色子时，其发现的可靠性达到了5倍标准差。因此这些物理学家们才敢向世界大方宣布，我们终于证实了“上帝粒子”的存在。

        为什么2倍标准差和5倍标准差相差很大？原因在于，科学家们为了寻求某一种发现，他们可能会试上成千上万次实验。以希格斯玻色子为例，理论上该粒子仅会在每100亿次碰撞中产生一次。因此为了证实希格斯玻色子的存在，物理学家们设计的粒子对撞机需要重复上千万亿次数级别的碰撞。

        在任何实验中，都有运气的成分，因此也可能会导致虚假的发现。重复实验的次数越多，偶然碰到假象的概率也越高。这就是为什么物理学家们需要把检验标准提高到5倍标准差，确保该实验结果在统计学上能够过关的原因所在。

        “5倍标准差”规则，背后有非常强的逻辑性。但是这个规则，并没有被金融研究行业采纳。目前绝大部分的金融量化研究，都还是以“2倍标准差”作为接受实验结果的标准。这就导致很多金融研究得出的结论并不一定经得起推敲。

F. 希格斯玻色子的发现意味着什么呢

这是否意味着希格斯机制背后存在着一幅物理图?

然而，一旦知道了基础(包括根)，您就可以使用数学推导重新爬上树，但这次是在右边的树枝上，这将带您一路。这就是戈登的万有理论所做的，它提供了一个新的基础，由未知的数学组成，让我们了解我们所了解和喜爱的树的底部的物理。然后它通过包含所有缺失的成分(暗能量)来完成模型，并允许适当的推导向上移动到正确的分支上。

希望不久之后，物理学家就会从噩梦中醒来(也许会从知识之树上掉下来，摔下来的时候有几个苹果砸到树上——哈哈!)，然后迎接戈登的万物理论所代表的新的一天!他们可以在这里和能量等级尝到一点甜头。暗能量在引力中的作用

G. 希格斯玻色子的定义是怎么发现的

希格斯玻色子是物理学标准模型当中最后一个待发现的粒子。标准模型是我们当前人类对自然界的一个基本物理理论。它告诉我们自然界
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种力中的
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个：电磁力、强力和弱力是如何发挥和实现作用的。总而言之，
希格斯玻色子本身有三个极其重要的理论意义
：一是它是
标准模型中的最后一个待发现的粒子
；二是它
给杨振宁－米尔斯规范场理论中传递弱相互作用的粒子赋予了质量
；此外呢，实际上，
希格斯玻色子给几乎所有的基本粒子以质量，除了传递电磁相互作用的光子和传递强相互作用的胶子
。另外一个重要的理论意义，是对未来宇宙早期演化的研究具有重要的推动作用。也就是说，希格斯玻色子的研究不仅能促进我们对微观世界的理解，也能促进我们对宇观尺度的理解。这也是基础物理学里一个很有趣的现象——极小尺度的现象与极大尺度的现象具有一些微妙的连接。比如说，早期宇宙某个时段的能量标度和我们现在加速器上微观粒子的能量标度是接近的（注：现在的宇宙由于自身膨胀、能量衰减，其能标已经很低了）。这次发现的新粒子的质量是氢原子核的
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倍，如果证实是希格斯玻色子，这也是宇宙学进一步开展研究的重要的能量标度。

H. 被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子，究竟是什么东西

2012年7月，物理学领域有了一个重大的发现，物理学家们终于解开了困扰他们40多年的谜团。当每个人都兴奋地握手庆祝时，一个老人哭了，这个人就是彼得•希格斯。他对一个新的基本粒子的预测，即标准物理模型中对基本粒子家族的必要补充，最终被证明是正确的。

希格斯玻色子的发现尤其令人期待，因为它被吹捧为“上帝粒子”。但是为什么它有这么一个耸人听闻的昵称呢？

二十年过去了，物理学家们仍然一无所知。1993年，美国物理学家Leon Lederman和Dick Teresi写了一篇文章《上帝粒子：如果宇宙是答案，那问题是什么？》。有趣的是，最初的标题是《这令人讨厌的粒子》（The Goddamn Particle），反映了物理学家在近20年里无法找到它的巨大挫败感。然而，出版商不同意，之后作者把单词删减成“上帝”。结果这个名字就粘在上面了。就像一个有责任心的寄生虫，似乎不会很快离开。

误释被曲解了，阴谋也随之而来。2005年大型强子对撞机（LHC）开始开发时，扑朔迷离的阴谋正四处流传。一些人认为物理学家打开了通往地狱的大门。

物理学家通过研究在高速粒子碰撞中分散的碎片，发现了新的、更小的基本粒子。这类似于通过检查电视机从建筑物顶部扔下来摔成的碎片来研究其内部结构。2012年，人类有史以来建造的最强大的粒子加速器LHC，以接近光速的速度碰撞质子，最终发现了长久以来寻找的希格斯玻色子，原来它隐藏在内部。

希格斯场的发现仅仅是个开始。我们推测，这个场的许多“版本”最终将不仅仅是对称建立，而是所谓的超对称，它是一个扩展的标准模型，有望填补剩余的空白。这也包括暗物质的构成，暗物质目前似乎比希格斯场更难以理解。

不管是不是上帝粒子，这个发现是开创性的，也许是我们短暂历史上最重要的发现之一。我们的祖先带着棍子出发，但最重要的是，带着好奇心，沿着潮湿的砾石，追踪水斑找到溪流，爬过一个个悬崖，跟着溪流发现池塘，我们现在已经艰难地追踪到这四大河流。

在这段时间里，我们已经锻造了一些工具，正如英国科幻作家Arthur Clarke所说，它们与魔法别无二致。很快，我们就会沿着河流到达最终的“大河”，把我们的木棍固定在它旁边的地面上，回顾我们史诗般的朝圣之旅。然后我们就可以停止好奇“如何做”，而开始思考“为什么”。

I. 世界上最大的粒子物理探测器ATLAS具有什么特点

人类制造的最大科学仪器是什么。有人会举出直线粒子加速器、正负电子对撞机、大型强子对撞机等。不过，严格地说，它们都属于组装仪器，即由许许多多单体的科学仪器和设备组合而成。

迄今人类已制成的最大单体科学仪器应该是欧洲核子研究中心大型强子对撞机中的一个名为“ATLAS”的粒子探测器。

大型强子对撞机是目前世界上在建的体积和功率最大的粒子加速器，隧道长达27km。建成后的对撞机，可以让两束质子或像铅这样的重离子流按相反方向沿环形隧道运行，每运行一圈粒子都会获得更多的能量，最后将质子加速到光速的几分之一，使两束射线以高达14万亿eV的能量迎头相撞，用来模拟“大爆炸”发生后的宇宙情形，获得相当于宇宙“大爆炸”后十亿分之一秒内爆发出的巨大能量，用以击碎基本粒子。在强子对撞机上的4个对撞点安装有4台实验用探测器，分别名为ATLAS、CMS、ALICE和LHC-B。每个探测器的体积都很大，其中最大的就是ATLAS，它长46m、高25m、质量约7000吨，相当于一座4层大楼，造价约合4.3亿美元。中国科学家参与了ATLAS探测器的建造工作。

该探测器的构造包括测量带电粒子动能的内径迹室、测量粒子所带能量的量能器、识别和测量μ子的μ子谱仪和使带电粒子弯转以进行动能测量的磁铁系统等。能够对每秒钟发生数十亿次的质子撞击进行采集和分类。因为每次撞击都会使释放的数百颗粒子飞入探测器，撞击产生的粒子留下的痕迹或释放的能量将被记录下来。综合其能量和动量信息，研究人员可以还原出质子撞击发生后的情景，推导出哪些粒子是迅速生成的。

ATLAS实验的主要目标是探索形成我们宇宙的物质的基本特性和基本作用力，包括寻找和研究假想中的希格斯粒子。科学家希望，从加速器内巨大碰撞中出现的粒子里能够包括一种叫做希格斯的玻色子，因为根据粒子物理的标准模型，正是希格斯导致了质量的产生。ATLAS探测器将用于测量这些碰撞的碎片，用以寻找希格斯玻色子和超对称粒子等超出了标准模型的新物理现象，科学家希望用该实验装置去验证万物统一理论。

此外，ATLAS实验还将探索物质和反物质之间的差异、宇宙“大爆炸”初期产生的夸克—胶子等离子体，以及进一步探讨自发对称破缺和各种粒子质量的来源，探索新的规范玻色子，研究新发现的顶夸克及相应层次粒子的各种特性等。

J. 希格斯玻色子衰变的首次观测为粒子物理学打开了新的大门

如果你是过去几年的科学爱好者，你会意识到大型强子对撞机（LHC）将产生令人兴奋的结果，2012年，大型强子对撞机发现了希格斯玻色子，亚原子粒子负责为基本亚原子粒子提供质量。

今天，物理学家们还有另一个令人兴奋的消息要补充希格斯传奇：他们首次明确地观测到希格斯玻色子衰变为一对物质反物质底夸克。令人惊讶的是，希格斯玻色子最常以这种方式衰变。

这一新发现表明理论预测和实验数据之间有很强的一致性，这反过来又会对更基本的物理学的概念提出严格的限制，这些理论试图解释希格斯玻色子为什么存在。“20世纪60年代的梦的KDSPE”领域“KDSPs”，研究者们正在研究电磁力与弱核力之间的联系，这是导致某些类型的放射性衰变的原因。虽然这两种力看起来是不同的，但事实证明，它们都是由一种共同的、更基本的力产生的，现在称为电弱力。

，然而，存在一个问题。这一理论最简单的体现就是所有的粒子都有零质量。即使在20世纪60年代，物理学家也知道亚原子粒子有质量，所以这可能是一个致命的缺陷。

几个科学家小组提出了一个解决这个问题的方法：一个场渗透到宇宙中，它被称为希格斯场。基本的亚原子粒子与这个场相互作用，这个相互作用给了它们质量。（6发现希格斯玻色子的含义）“KdSPE”“KdSPs”的存在也暗示了亚原子粒子的存在，称为希格斯玻色子，这是由瑞士欧洲原子能研究中心（CERN）实验室的研究人员在2012发现的。（披露：我是一个研究小组的合作者，这个小组最初的发现和今天的公告都是由我完成的）因为他们对希格斯场的预测，英国物理学家彼得·希格斯和比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒 *** 同获得2013年诺贝尔物理学奖，

希格斯玻色子是在加速到接近光速的粒子对之间的高能碰撞中产生的。这些玻色子的寿命不是很长，只有10^22秒。以光速运动的一个粒子，其寿命将比原子大小的距离早得多。因此，不可能直接观测到希格斯玻色子。只有观察它们的衰变产物并用它们来推断母玻色子的性质，才有可能。

希格斯玻色子的质量为125千兆电子伏特（GeV），或者比质子重约133倍。根据公认的理论计算，希格斯玻色子衰变成下列粒子对的百分比如下：底夸克（58%）、W玻色子（21%）、Z玻色子（6%）、τ轻子（2.6%）和光子（0.2%）。剩下的部分是更奇特的配置。今天宣布的一个关键结果是验证了底部夸克的预测是正确的。[奇怪的夸克和介子，天哪！2012年物理学家宣布发现希格斯玻色子时，他们依赖于它衰变成Z玻色子、W玻色子和光子，而不是底夸克。原因其实非常简单：那些特定的衰变更容易识别。在大型强子对撞机可用的碰撞能量下，希格斯玻色子每10亿次碰撞中只有一次产生。在大型强子对撞机上，大量的碰撞是通过强核力的相互作用发生的，而强核力是（目前为止）最强大的亚原子力，负责将原子核固定在一起。

的问题是，在涉及强核力的相互作用中，一对物质反物质的产生底夸克真的很常见。因此，由希格斯玻色子衰变为底夸克而产生的底夸克完全被更普通的过程所形成的底夸克对所淹没。因此，基本上不可能确定底夸克是通过希格斯玻色子衰变产生的那些事件。这就好比试图在一个装满立方氧化锆的50加仑桶里找到一颗钻石。

因为很难或不可能分离希格斯玻色子衰变为底夸克的碰撞，科学家需要另一种方法。因此，研究人员寻找了另一类事件——希格斯玻色子与W或Z玻色子同时产生的碰撞。研究人员称这类碰撞为“关联产生”，

W玻色子和Z玻色子是导致弱核力的原因，它们可以以不同且容易识别的方式衰变。关联产生比非关联产生希格斯玻色子少，但W或Z玻色子的存在大大提高了研究人员识别包含希格斯玻色子事件的能力。希格斯玻色子的相关产生技术是在芝加哥郊外的费米国家加速器实验室首创的。由于该设施的低能粒子加速器，实验室从未宣称发现了希格斯玻色子，但它的研究人员的知识在今天的声明中发挥了重要作用。

大型强子对撞机加速器拥有两个能够观测希格斯玻色子的大粒子物理探测器——紧凑型μ子螺线管（CMS）和环形强子对撞机（ATLAS）。今天，两个实验合作宣布观测希格斯玻色子的相关产生，希格斯玻色子的特定衰变为一对物质反物质的底夸克。

，而对这种衰变模式的简单观测是科学知识的重大进步，它有一个更重要的结果。事实证明，早在1964年提出的希格斯场并不是由一个更基本的想法驱动的。它被简单地添加到标准模型中，这个模型描述了亚原子粒子的行为，就像一个创可贴。（在希格斯场被提出之前，标准模型预测了无质量粒子。希格斯场作为标准模型的一个特别附加部分被包括进来之后，粒子现在有质量了。）因此，探索衰变概率的预测对于寻找与基础理论联系的线索是非常重要的。自20世纪60年代以来，已经有了更多的最近和全面的理论，这些理论预言可能存在不止一种类型的希格斯玻色子。“KdSPE”“KdSPS”因此，了解希格斯玻色子衰变成其他粒子的速率，并将其与预测的衰变率进行比较是至关重要的。说明一致性的最简单方法是报告观测到的衰变率除以预测的衰变率。两者之间达成更好的协议将产生接近1的比率。CMS实验在今天的公告中发现了极好的一致性，预测与观测的比率为1.04±0.20，ATLAS的测量结果也很相似（1.01±0.20）。这项令人印象深刻的协议是当前理论的一次胜利，尽管它并没有指明希格斯现象更基本起源的方向。

大型强子对撞机将持续运行到12月初。然后，该公司将暂停运营两年，进行翻新和升级。在2021年春天，它将恢复运作，大大增强能力。加速器和探测器预计将在20世纪30年代中期继续采集数据，记录的数据将是目前记录的数据的30倍以上。随着数据的增加和能力的提高，希格斯玻色子很可能还有故事要讲。

最初发表在《生命科学》杂志上。

Don Lincoln将这篇文章贡献给了《生命科学》的专家之声：Op Ed&Insights。“