希格斯玻色子发现简史(6)
2023-05-21 来源:飞速影视
该粒子的各项性质都与希格斯玻色子吻合,但实验粒子物理学家出于谨慎,还是将其暂称为“类希格斯玻色子”(Higgs-like boson)。在随后的一年中,ATLAS与CMS实验利用更多数据进一步研究了该新粒子的性质,尤其是确定了它的自旋为零。在确认这些测量都与标准模型在精度内符合后,物理学家将“类”字从这个新粒子的名字中去除,宣布其为希格斯玻色子。在几位最初提出这一机制的理论家中,恩格勒和希格斯于2013年获得了诺贝尔物理学奖。
图7 ATLAS 与 CMS 实验观测到的希格斯玻色子衰变到双光子((a),(b))与四轻子((c),(d))的信号
值得一提的是,ATLAS与CMS中国组的物理学家们对希格斯玻色子的发现做出了直接的重要贡献。我国科学家直接参与了在γγ、ZZ、W W-、
等最重要衰变道寻找希格斯玻色子的工作,并且也在主要本底过程(如双玻色子产生过程)的研究中取得突出成就。自希格斯玻色子发现后,中国组也一直处在希格斯玻色子性质研究的最前沿。很多重要研究中都有我国物理学家活跃的身影[21,22]。
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总结
希格斯玻色子是粒子物理标准模型的最后一块拼图。它的发现是标准模型的又一次成功,标志着人类对于物质世界的认识迈入了新纪元。但即使在希格斯玻色子发现十年之后,我们对于它的认识仍然极为有限。例如,我们尚需确认希格斯玻色子与较轻的第二代乃至第一代费米子有相互作用,也并未直接测得希格斯玻色子自耦合的强度。更突出的是,标准模型有其明显的局限性。它无法解释包括暗物质、暗能量、中微子质量,宇宙正反物质不对称等一系列重要的观测。通过对希格斯玻色子的进一步研究,我们不仅可以探索基本粒子的质量起源,或许也能为揭开上述未解之谜提供突破口。
粒子物理研究的意义是深远的,其实验探索的过程也是漫长而艰辛的。希格斯玻色子从提出到发现经过了将近半个世纪。对希格斯玻色子的研究也会在接下来几十年内持续在大型强子对撞机,以及在未来环形对撞机(Future Circular Collider,FCC)、环形正负电子对撞机(Circular Electron Positron Collider,CEPC)等正在建议建造的新一代粒子加速器大科学装置上展开。欢迎有兴趣的读者朋友们能够继续关注粒子物理领域的进展。
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