他们称它为“上帝粒子” —— 一种难以捉摸的粒子,花了近40年时间和47.5亿美元的机器才探测到,所有这些都是为了结束物理学的一个篇章,开启一个新的篇章。
然而,尽管希格斯玻色子充满希望,但它可能不是通往科学新时代的窗口。
来自波兰科学院、马克斯-普朗克物理研究所和德国亚琛工业大学的物理学家们,包括之前被忽视的对希格斯玻色子产生的数据驱动模型的修正,都未能找到潜伏在粒子阴影中的“隐藏”定律的证据。
波兰Henryk Niewodniczański核物理研究所的物理学家Rene Poncelet说:“因此,在我们正在研究的希格斯玻色子形成机制中,似乎看不到新物理学的前兆——至少目前是这样。”
20世纪上半叶不仅改变了我们研究物理的方式,还改变了我们看待宇宙的方式。在短短的几十年里,科学家们从争论原子是否存在,发展到描述由非直觉概率定律支配的亚原子粒子的动物园。
到了20世纪60年代,很明显,这个集合中存在一个明显的缺口 —— 一个假设的场,应该负责给其他基本粒子提供质量。
希格斯场(及其粒子希格斯玻色子)将在量子动物园中非常独特,以一位英国理论物理学家的名字命名,他是研究这个问题的众多物理学家之一。因此,通过实验证明它的存在将需要大量的能量和难以置信的敏感过程。
2012年,在对欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(Large Hadron Collider)高速质子碰撞收集到的大量数据进行筛选之后,物理学家们终于觉得他们掌握了关键证据,可以批准希格斯玻色子的发现,使其成为标准模型中最后一个得到证实的粒子。
从那以后,研究人员继续在粒子碰撞的“横截面”图中寻找希格斯玻色子活动的蛛丝马迹,希望能找到一些出乎意料的东西。
这也不是盲目的希望。有充分的理由认为,希格斯场可能包含一些困扰当今物理学的最大谜团的线索。
首先,粒子与其他亚原子粒子的相互作用,特别是与顶夸克的相互作用,可能对尚未发现的物理学的影响特别敏感。
希格斯玻色子本身的小得惊人的质量,也有一些值得怀疑的地方,它可以为宇宙基础的稳定性提供见解。
寻找新物理学的线索通常需要至少一位物理学家说出不朽的话语:“嗯,这不是我所期望的。”
就希格斯粒子而言,看似微不足道的效应 —— 比如其他亚原子粒子质量的微妙影响 —— 通常会被校正以使其他计算更容易 —— 可能会揭示出与现有模型的惊人偏差。
研究人员专注于质子内部携带力的粒子之间的融合,检查了由此产生的大屠杀的横截面,并投入了艰苦的计算工作,这一次没有校正两种不同夸克的潜在质量效应。
目前,一切似乎仍如预期。
Poncelet说:“考虑到当前计算和测量的不准确性,我们小组发现的希格斯玻色子产生的有效横截面值和之前在大型强子对撞机中测量的值实际上是相同的。”
这并不是说,对希格斯玻色子的许多变化的其他测量也对尚未发现的物理学没有任何贡献。然而,随着每一扇门的关闭,对上帝粒子是否真的是某种弥赛亚的怀疑就会悄然而至。
物理学家们将不遗余力地继续在大型强子对撞机的烤箱中烘烤希格斯粒子,希望有一天,我们能看到另一场科学革命的出现。
这项研究发表在《物理评论快报》上。
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