希格斯粒子赋予其他基本粒子质量有了证据

大型强子对撞机的ATLAS探测器实验数据。

科学日报(记者张)-世界上最强大的粒子加速器大型强子对撞机(LHC)最近报道了希格斯粒子机制的第一个证据，希格斯粒子机制允许希格斯粒子将质量给予其他基本粒子。这种机制比希格斯粒子本身还要罕见。这一发现与标准模型的预测一致，相关研究论文已被《物理评论快报》接受。

希格斯粒子被认为是其他粒子形成质量的基础。在标准模型中，所谓的希格斯机制是指一种非常简单的产生质量的机制，它可以使基本粒子获得质量。这个机制可以解释为什么费米子、w玻色子和z玻色子有质量，而光子和胶子没有质量。

具体来说，希格斯机制应用自发对称性破缺来赋予规范玻色子质量。实现希格斯机制最简单的方法是在标准模型中必须有一个标量粒子，也就是希格斯粒子。

根据7月16日(北京时间)来自物理学家组织网络的消息，美国能源部布鲁克海文国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、密歇根大学和德国德累斯顿技术大学已经组成了专门的研究小组，并从两年前开始分析工作。物理学家马克-安德鲁·帕拉伊在今年早些时候举行的量子色动力学和高能相互作用会议上提交了一份初步报告。他领导并合作分析ATLAS实验数据。他将这一结果描述为“100万亿个质子中只有一个与质子碰撞会产生这一事件”。更复杂的是，仅仅发现这一事件是不够的，有必要观察它的生产率是否高于预测。

结果，研究人员仔细检查了大型强子对撞机产生的数十亿质子的碰撞结果，不敢错过一个事件信号。衰变产物让他们能够像夏洛克·福尔摩斯一样推断事件发生的经过。现在总共有34个观测事件可以“最终确定”，相互作用率的测量结果与标准模型预测结果非常一致。

根据帕拉伊的描述，在当前LHC数据的理论预测中，信号建立的显著性水平是3.6西格玛，这已经是强有力的证据。结果是，微弱背景波动的概率非常低，约为6000分之一，但科学家希望收集更多数据，以减少不确定性并提高显著性水平。

通过测量这一机制，科学家还可以检查希格斯粒子是否如他们所愿“工作”。除了希格斯机制，还有大量模型试图解释基本粒子的质量来源。现在，有可能对标准模型做一个基本测试，并为新物理学打开一扇窗。帕拉伊把它比作指纹图谱——就像有一个预测的手指模型一样，如果测得的指纹与之匹配，那么我们就可以得到希格斯粒子的工作机制；如果我们偏离了预测结果，那么我们还可以得到其他物理机制的参与。

2015年3月，大型强子对撞机将恢复数据收集并提高能量——用13电子伏取代目前的8电子伏，收集的数据将是目前可用数据的150倍，进一步帮助科学家从“前”到“后”研究希格斯粒子。