物理實驗是檢驗希格斯粒子的唯一標準

物理學家增加了對發現的希格斯粒子進行驗證的信念，到目前為止，希格斯粒子的特性很好地符合理論的預測。物理學家提升了驗證希格斯粒子、或希格斯玻色子的信心，去年發現的新粒子是物理學家長期尋找的神秘物質，它的特性是解釋宇宙中的物體為什麼具有質量的關鍵所在。實驗物理學家蒂姆·巴克洛在斯坦福大學的國家加速器實驗室（SLAC）超導環場探測器實驗室（ATLAS）部門從事實驗研究，他認為去年發現的希格斯粒子的各項數據充分，如果有統計學意義的僥倖成分，那麼僥倖的成分降低到了一個極小數字。歐洲核子研究中心（CERN）的科學家在義大利的莫芮昂迪召開一次年度會議，她是，他們在會議上確定了一個事實：到目前為止，新粒子的某些關鍵數據符合粒子物理學標準模型定義的特性。

比如：按照標準模型的定義，假定的希格斯粒子沒有旋轉，或沒有自旋；對粒子奇偶性的測量、或粒子的鏡像行為數值應當取正數。歐洲核子研究中心（CERN）ATLAS項目的發言人戴夫·查爾頓在一項聲明中表示，新的數據證明了該粒子的奇偶性符合標準模型的描述。歐洲核子研究中心（CERN）運營的大型強子對撞機（LHC）擁有ATLAS和緊湊型μ介子螺旋管探測器（CMS）兩個實驗室，最新的實驗數據來自ATLAS和CMS，兩大實驗室記載了2011年500萬億次質子與質子的碰撞事件，2012年1500萬億次質子與質子的碰撞事件，2012年比2011年獲得的數據高出了2、5倍以上。在2012年7月4日，實驗室的科學家宣布了希格斯粒子發現的消息。

———看起來像希格斯粒子

新的數據有充分的說服力，科學家卻小心翼翼、謹慎看待結論性的描述，他們沒有立刻確認新粒子是長期尋找的希格斯玻色子。CNS的發言人喬·尹坎德拉發表了一項聲明：2012年獲得了充分的數據，這清楚地表明了科學家正在與希格斯粒子「打交道」，為了確定什麼類型的希格斯粒子，科學家有很長的路要走。如果希格斯粒子如宏偉、壯觀的數據集所顯示的那樣，那麼它可能是一個單一粒子，它符合標準模型定義的所有特性；它也可能是一個不同尋常的複合粒子，複合粒子則由多重粒子組成。紐約布魯克海文國家實驗室的物理學家霍華德·戈登擔任ATLAS合作董事會的副主席，他認為海量的新數據振奮人心，他確信希格斯玻色子的存在，希望看到更多精確測量新粒子特性的實驗。

歐洲核子研究中心（CERN）的物理學家的信心剛剛達到西格瑪3的水平，就像標準模型的預測，希格斯粒子的自旋為零，它的奇偶性為正數。科學家用西格瑪指標來描述科學發現的信心度，西格瑪數值高意味著信心度高；反之，西格瑪數值低意味著信心度低。如果有關希格斯粒子發現的信心指數達到了西格瑪5，那麼這意味著只有百萬分之一的可能性、或測量的希格斯粒子信號屬於數字統計學的僥倖事件。物理學家戈登認為，自旋和奇偶性不是判斷希格斯粒子的絕對指標。需要研究粒子衰變的細節方面，根據標準模型的預測，希格斯粒子會衰變為常規的亞原子粒子，諸如：夸克和輕子。最新的數據分析說明，希格斯粒子遵循標準模型的腳本。對於目前希格斯粒子的兩種衰變模式，相關的理論有很大的改進空間，兩種衰變模式存在明顯的不足，科學家需要確定正確的衰變模式。

———預測的事實

物理學家沒有繪就一幅希格斯粒子的完整、精緻的圖畫，他們使用了「像希格斯一樣的粒子」詞語，以表達他們的謹慎態度，一些物理學家對「隱隱約約」的發現產生了失望情緒，新粒子的特性還沒有達到理論預測的精確性。紐約哥倫比亞大學的數學家彼得·沃特在自己的博客寫下了評語，「這不是你的錯」。對於目前希格斯粒子發現「真與假」的爭辯，，現在作結論顯得為時過早。彼得·沃特認為從目前獲得的數據來分析，新粒子非常像標準模型預測的希格斯粒子。有些創立了獨特模式的物理學家認為，新粒子不在標準模型的範圍，他們的希望非常渺茫。加州理工大學的天文學家肖恩·卡羅爾認同沃特的看法，他在自己擁有大量粉絲的微博中寫到，「新的數據似乎支持了希格斯玻色子，我們似乎聞到了科學發現『香餑餑』的味道」。

斯坦福大學國家直線加速器實驗室（SLAC）的物理學家蒂姆·巴洛克認為，現在排除希格斯粒子的可能性為時過早，為了發現和證實希格斯粒子，科學家經歷了長期而艱巨的探索，現在不是對新發現感到「無聊和厭倦」的時候。「作出希格斯粒子重大發現的最後決定，科學家有很長的路要走」。紐約布魯克海文國家實驗室的物理學家霍華德·戈登注意到，他的一些物理學界同事希望「另闢蹊徑」，希望發現希格斯粒子的獨特性，以糾正過去認識的某種偏差。標準模型理論仍然存在一些關於粒子特性的深奧問題。例如：測量的粒子質量大約是125Gev（十億電子伏特），它比理論的預測輕一些，為什麼希格斯粒子的質量是125Gev、而不是別的值？物理學家如何解答這個目前不清楚的問題。

———物理學家「在路上」

歐洲大型強子對撞機（LHC）目前處在計劃檢修的「休眠期」，實驗室的工程師計划了兩年的工期，準備對人們「寄予厚望」的超大機器進行系統的維修和升級，預計在2015年完成更新改造的計劃，機器重新上線運轉時能夠提供更大的能量，在更大的能級上實現質子之間的對撞，物理學家相信能夠拿出更有說服力的數據，以驗證有關希格斯粒子的各種問題。物理學家對希格斯粒子發現的研究劃分為兩個階段，一個階段在2015年之前，另一個階段在2015年之後。在2015年之前，他們對希格斯粒子的研究不會停止。他們搜集了大量的實驗數據，正在改進數據分析的方式，在2015年和2015年之後，他們將使用升級和翻新後的大型對撞機，新的實驗平台為他們認知的提高和知識的增長提供了條件。

（編譯：2013-3-21）

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