美國Tevatron對撞機發現希格斯玻色子的誘人跡象 美國Tevatron對撞機發現希格斯玻色子的誘人跡象

美國Tevatron對撞機發現希格斯玻色子的誘人跡象

美國Tevatron對撞機發現希格斯玻色子的誘人跡象

如果把特瓦特隆探測器比喻為一台掃過海灘的金屬探測器,那麼在它生命的最後階段,發現的嗶嗶聲應該會接連不斷。我們得知,它離找到珍貴的希格斯玻色子已經非常接近了……然而,去年九月,它卻停止了運作。只有另一台更強大的探測器,由其他人擁有,才能最終將其捕獲。

這就是費米實驗室的科學家今天面臨的情況。他們公佈了來自著名的Tevatron粒子對撞機的最終希格斯玻色子搜尋結果。先前,參與CDF和DZero實驗的科學家們一直相當肯定他們沒有觀測到希格斯玻色子,並排除了它不可能存在的質能範圍。但這是他們第一次認為他們可能觀測到了希格斯玻色子。

希格斯玻色子,以蘇格蘭物理學家彼得·希格斯的名字命名,是當前物理學理論中最後一塊尚未解開的謎題。人們認為它賦予了所有其他粒子質量,因此它有時也被稱為“上帝粒子”。希格斯玻色子的存在對於所謂的粒子和力的標準模型至關重要,幾十年來它一直是現代科學的聖杯。

最新分析的證據表明,自2001年3月以來,Tevatron加速器進行了500兆次碰撞實驗,每次實驗都觀測到了這種假設的粒子。費米實驗室表示,觀測到的希格斯粒子訊號具有2.9σ的統計顯著性。這意味著該訊號是由統計波動引起的機率僅為1/550。也就是說,它很可能真的是希格斯粒子。

只有大型強子對撞機才能驗證這一點——即便如此,也只能部分驗證。這兩台對撞機碰撞的是不同種類的粒子,能量也不同,因此結果略有差異。 Tevatron 碰撞的是質子和反質子,而 LHC 碰撞的是質子和質子。根據標準模型,粒子會衰變成它們的組成部分,希格斯玻色子也會以多種方式衰變,這取決於碰撞的粒子種類。費米實驗室的庫爾特·裡塞爾曼將其比作自動販賣機,每次找零的金額相同,但硬幣的組合不同。

在特瓦特隆加速器上,實驗觀測到希格斯粒子衰變為一對底夸克(準確來說是底夸克和反底夸克)。然而,在大型強子對撞機上,希格斯粒子會以一對高能量光子的形式出現。最終,當大型強子對撞機達到其峰值能量輸出(預計在明年)時,它將能夠驗證所有潛在衰變通道中的希格斯粒子。但就目前而言,在這特定的衰變領域,特瓦特隆加速器似乎更勝一籌。

這份公告以及描述結果的論文發布兩天后,備受矚目的歐洲核子研究中心(CERN)將舉行簡報會,介紹大型強子對撞機(LHC)的最新結果。人們普遍預期,此次簡報會將帶來有關希格斯玻色子的研究成果——或許是像今天特瓦特隆加速器(Tevatron)的科學家宣布的那樣,進一步縮小搜索範圍;又或許,這將是一項真正意義上的、置信度達到5σ、百分之百確定的發現。敬請期待。

費米實驗室