希格斯粒子賦予其他基本粒子質量有了證據

大型強子對撞機ATLAS探測器實驗數據

　　世界最強大的粒子加速器——大型強子對撞機（LHC），其超環面儀器（ATLAS）實驗日前報告了可用來測試希格斯粒子機制的第一個證據，正是這一機制，讓希格斯粒子可以賦予其他基本粒子以質量。這一機制的出現，比希格斯粒子的產生本身更為罕見。此發現到目前為止與標準模型的預測一致，相關研究論文已被《物理評論快報》接受。

　　希格斯粒子被認為是其他粒子形成質量的基礎。在標準模型中，所謂希格斯機制就是指一種很簡單的、生成質量的機制，能夠使基礎粒子獲得質量。這一機制可以解釋，為什么費米子、W玻色子、Z玻色子具有質量，而光子、膠子的質量為零的問題。

　　具體來說，希格斯機制應用自發對稱性破缺來賦予規范玻色子質量。實現希格斯機制最簡單的一種方式，是標準模型中必須有一個標量粒子，即希格斯粒子出現。

　　據物理學家組織網7月16日（北京時間）消息稱，美國能源部布魯克海文國家實驗室、勞倫斯伯克利國家實驗室、密歇根大學和德國德累斯頓技術大學組成了特定的研究團隊，從兩年前就已開始分析工作。物理學家馬克-安德魯·帕雷爾，在今年稍早時間召開的一次量子色動力學與高能交互會議上提交了初步報告，他此次領導并合作分析了ATLAS的實驗數據。他描述這一結果的罕見性，是“100萬億個質子與質子的對撞中只有1個會產生這一事件”，而更復雜的是，僅僅找到這個事件并不足夠，還需要觀察其生產率是否高于預測。

　　因此，研究人員仔細檢查了數十億由大型強子對撞機產生的質子對撞結果，不敢放過一個事件信號，而衰變產物可以讓他們像神探福爾摩斯般推斷事件中究竟發生了什么。現可以“敲定”的共基于34個觀察事件，互動率測量也與標準模型預測保持良好一致。

　　據帕雷爾描述，目前對撞機的數據在現行理論預測之中，信號建立的顯著性水平為3.6西格瑪，已是一個強有力的證據。這個結果是微弱背景波動的概率非常低，約為六千分之一，但科學家們希望收集到更多的數據來減少不確定性，增加顯著性水平。

　　通過測量這一機制，也讓科學家們可以檢查希格斯粒子的“工作方式”是否正如他們所希望的那樣。除了希格斯機制外，亦有大量的模型試圖解釋基本粒子的質量來源，現在既可以為標準模型做一個基本測試，也能為新物理打開一扇窗口。帕雷爾將其比喻成指紋學——就像現已有了一個預測的指模，如果測量的指紋與其匹配，那么我們可以得到希格斯粒子的工作機制；如果背離預測結果，那我們也可以得到其他物理機制的參與。

　　在2015年3月，大型強子對撞機將恢復數據采集并提高能量——以13TeV取代目前的8TeV，收集的數據將是當前可用數據150倍，進一步幫助科學家對希格斯粒子的研究從“臺前”深入到“幕后”。