维基百科,自由的百科全书
希格斯玻色子(英语:Higgs boson)是粒子物理学的标准模型所预言的一种基本粒子。标准模型预言了62种基本粒子,希格斯玻色子是最后一个有待被实验完全证实的粒子[4]。在标准模型里,希格斯玻色子非常重要,被认为是物质获得质量的来源。希格斯玻色子是以物理学者彼得·希格斯命名,由于它难以寻觅又极为重要,因此在大众传媒中又被称为“上帝粒子”。[注 1]
希格斯机制试图解释为什么负责传递弱相互作用的W及Z玻色子具有质量,而负责传递电磁相互作用的光子不具有质量。在标准模型里,电弱对称性破缺促使规范矢量场获得质量,但又额外生成了多余的零质量戈德斯通玻色子。选择适当的规范,可以除去这零质量戈德斯通玻色子,只存留带质量标量场(希格斯玻色子)与带质量规范矢量场(W及Z玻色子)。这整个过程称为希格斯机制。假若实验证实希格斯玻色子存在,则可给予希格斯机制极大的肯定,特别是对于为什么某些基本粒子具有质量这问题的解释,也可以确定标准模型基本无误。[注 2]有些理论不需要希格斯玻色子的存在。这些理论称为无希格斯模型(英语:Higgsless model)。假若希格斯玻色子被证实不存在,则物理学者可能会改聚焦于这些理论。
欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)从2010年初起就在寻找希格斯玻色子,费米实验室的兆电子伏特加速器(Tevatron),直到2011年底停止运作前,也在进行类似实验。有些理论建议,当能量高过1.4 TeV时,能够生成基本粒子质量的任何机制必会出现。[5]因此,物理学者预期,使用两束3.5TeV粒子束对撞做实验的LHC,应该能给出希格斯玻色子是否存在的明确证据。[6]2011年12月,在LHC的超导环场探测器实验(ATLAS)与紧凑μ子线圈实验(CMS),这两个主要实验的发言人分别独立表示,从收集到的数据显示,希格斯玻色子可能会存在的质量在125 GeV/c2左右,他们相信原本研查的质量值域已被相当程度地缩小,质量在115-130 GeV/c2以外的可能性已被排除。[注 3]但尚未得到足够证据做定论。物理学者预期在2012年继续收集到的更多数据会给出确切的是否答案。[7][8][9][10]2012年7月4日,CERN宣布LHC的CMS探测器探测到质量为125.3±0.6GeV的新粒子(超过背景期望值4.9个标准差),ATLAS探测到质量为126.5GeV的新粒子(5个标准差)。这两个粒子极像希格斯玻色子,但还有待科学家的进一步分析来完全确定两个探测器探测到的粒子是不是同一粒子,以及是否为非希格斯玻色子的新粒子。[11]
希格斯玻色子(英语:Higgs boson)是粒子物理学的标准模型所预言的一种基本粒子。标准模型预言了62种基本粒子,希格斯玻色子是最后一个有待被实验完全证实的粒子[4]。在标准模型里,希格斯玻色子非常重要,被认为是物质获得质量的来源。希格斯玻色子是以物理学者彼得·希格斯命名,由于它难以寻觅又极为重要,因此在大众传媒中又被称为“上帝粒子”。[注 1]
希格斯机制试图解释为什么负责传递弱相互作用的W及Z玻色子具有质量,而负责传递电磁相互作用的光子不具有质量。在标准模型里,电弱对称性破缺促使规范矢量场获得质量,但又额外生成了多余的零质量戈德斯通玻色子。选择适当的规范,可以除去这零质量戈德斯通玻色子,只存留带质量标量场(希格斯玻色子)与带质量规范矢量场(W及Z玻色子)。这整个过程称为希格斯机制。假若实验证实希格斯玻色子存在,则可给予希格斯机制极大的肯定,特别是对于为什么某些基本粒子具有质量这问题的解释,也可以确定标准模型基本无误。[注 2]有些理论不需要希格斯玻色子的存在。这些理论称为无希格斯模型(英语:Higgsless model)。假若希格斯玻色子被证实不存在,则物理学者可能会改聚焦于这些理论。
欧洲核子研究组织(CERN)的大型强子对撞机(LHC)从2010年初起就在寻找希格斯玻色子,费米实验室的兆电子伏特加速器(Tevatron),直到2011年底停止运作前,也在进行类似实验。有些理论建议,当能量高过1.4 TeV时,能够生成基本粒子质量的任何机制必会出现。[5]因此,物理学者预期,使用两束3.5TeV粒子束对撞做实验的LHC,应该能给出希格斯玻色子是否存在的明确证据。[6]2011年12月,在LHC的超导环场探测器实验(ATLAS)与紧凑μ子线圈实验(CMS),这两个主要实验的发言人分别独立表示,从收集到的数据显示,希格斯玻色子可能会存在的质量在125 GeV/c2左右,他们相信原本研查的质量值域已被相当程度地缩小,质量在115-130 GeV/c2以外的可能性已被排除。[注 3]但尚未得到足够证据做定论。物理学者预期在2012年继续收集到的更多数据会给出确切的是否答案。[7][8][9][10]2012年7月4日,CERN宣布LHC的CMS探测器探测到质量为125.3±0.6GeV的新粒子(超过背景期望值4.9个标准差),ATLAS探测到质量为126.5GeV的新粒子(5个标准差)。这两个粒子极像希格斯玻色子,但还有待科学家的进一步分析来完全确定两个探测器探测到的粒子是不是同一粒子,以及是否为非希格斯玻色子的新粒子。[11]