最新研究称希格斯玻色子或不是最小粒子

1964年，英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在，并进一步预言了希格斯玻色子的存在。假设的希格斯玻色子是物质质量的来源，也是电子和夸克等质量形成的基础。一些科学家认为，尽管希格斯玻色子非常小，但它可能不是最小的粒子，宇宙中可能还有其他更小的粒子，它们构成了玻色子。最近的研究还表明，这些被称为“技术夸克”的粒子很可能潜伏在宇宙中。

丹麦南丹麦大学的粒子物理学家托马斯·雷瑟夫在4月2日告诉美国有趣科学网站(相关报道)，为了找到构成希格斯玻色子的这些粒子，我们需要升级目前世界上最大的粒子加速器——大型强子对撞机(LHC)，或者开发下一代粒子对撞机。经过仔细梳理，我们发现了几种可以用来解释希格斯粒子和希格斯机制的理论

2012年，科学家在LHC发现了希格斯玻色子的“踪迹”。这一重大发现也促使希格斯和比利时科学家弗朗西斯·恩格尔获得2013年诺贝尔物理学奖。

自然问题

甚至像希格斯这样的基本粒子也有一个未解之谜。

科学家用这个粒子来解释为什么组成物质的基本粒子(如夸克和电子)有质量。然而，物理学研究表明，从量子层面来看，真空不是空的，而是充满了波动的“虚拟粒子”，它们不断产生并迅速相互湮灭。

瑞特解释说，当希格斯粒子通过真空时，它们应该与所有的虚拟粒子相互作用，并且在这个过程中，让它们的质量增加到一个很大的值，大约是它们在LHC测得的质量的1017倍。因此，此时希格斯粒子的质量应该相当于普朗克质量(约2.18×10-8千克)。“问题是，为什么希格斯粒子的测量值比普朗克质量小这么多？这确实是个问题。”

由于质量没有增加，标准模型，即粒子物理的支配理论，需要更高程度的微调，以校正测量质量和希格斯粒子较大质量之间的差异。

瑞特说，这种微调是我们所谓的内在问题，也是物理学家心中的一根刺。“理论本身并不像我们预期的那样完美和优雅。理论上，要在最基本的尺度上描述所有物质，我们需要对标准模型进行大量微调。”

为了在没有这种微调的情况下回答希格斯质量问题，物理学家提议扩展和延伸标准模型，其中最著名的是超对称理论。根据这一理论，标准模型中的每个粒子都有一个质量较大的超对称粒子“大米草”。超级粒子应该能够抵消真空中虚拟粒子的影响，并减少希格斯粒子的质量，从而消除对标准模型进行微调的需要。但到目前为止，科学家还没有发现任何理论上的超对称粒子的“线索”。

“技术夸克”可能成为解决问题的关键

瑞特说，许多理论指出，希格斯粒子也可能有成分——它是由其他称为“技术夸克”的较小粒子组成的。瑞德说:“如果希格斯粒子是由自然界中更小的‘砖块’通过一种新的力组成的，就像夸克结合形成质子和中子一样，那么这个问题就会得到解决。”

那么，“技术夸克”如何解决这个质量问题呢？瑞特说，技术夸克粒子的自旋是1/2，所以两个技术夸克在一起可以形成一个像希格斯粒子一样自旋为零的复合粒子。“研究结果表明，除非考虑到技术夸克，否则上述质量问题不会发生。”

事实上，自20世纪70年代末以来，一些人已经提出了覆盖技术夸克的想法。最近，科学家们对原始模型进行了非常重要的分类和提炼工作。

在最近的研究中，雷瑟夫和他的同事再次相信希格斯粒子一定有内部结构，他们还发现了一些理论。“这些理论坚信希格斯粒子确实由一些基本成分组成。这些理论可以很好地解决标准模型的微调问题，使亚原子世界进入一个和谐的状态。”

理解暗物质

理论物理学家基莫·托米宁没有参与瑞德的研究。在接受美国有趣科学网站采访时，他说，尽管希格斯粒子的结构仍然是个谜，但“技术夸克”是可能的，我们应该在未来对它进行更深入和彻底的研究。

当备受期待的LHC在2015年再次启动时，它可能会以14万亿电子伏的最大碰撞能量进行碰撞，从而对希格斯粒子的特性进行深入细致的探测。

托米宁说:“以更高的碰撞能量收集的数据可能使我们能够测试艺术色彩模型。如果我们发现希格斯粒子确实由更基本的粒子组成，这可能表明有一种新的基本力，这些理论将深化和促进我们对暗物质的理解。”(原标题:希格斯玻色子可能不是最小的粒子——最新研究提出了“技术夸克”理论的可能性)