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物理实验是检验希格斯粒子的唯一标准

物理实验是检验希格斯粒子的唯一标准

作者: b27118ca4274 | 来源:发表于2019-02-15 18:43 被阅读20次

        物理学家增加了对发现的希格斯粒子进行验证的信念,到目前为止,希格斯粒子的特性很好地符合理论的预测。物理学家提升了验证希格斯粒子、或希格斯玻色子的信心,去年发现的新粒子是物理学家长期寻找的神秘物质,它的特性是解释宇宙中的物体为什么具有质量的关键所在。实验物理学家蒂姆·巴克洛在斯坦福大学的国家加速器实验室(SLAC)超导环场探测器实验室(ATLAS)部门从事实验研究,他认为去年发现的希格斯粒子的各项数据充分,如果有统计学意义的侥幸成分,那么侥幸的成分降低到了一个极小数字。欧洲核子研究中心(CERN)的科学家在意大利的莫芮昂迪召开一次年度会议,她是,他们在会议上确定了一个事实:到目前为止,新粒子的某些关键数据符合粒子物理学标准模型定义的特性。

        比如:按照标准模型的定义,假定的希格斯粒子没有旋转,或没有自旋;对粒子奇偶性的测量、或粒子的镜像行为数值应当取正数。欧洲核子研究中心(CERN)ATLAS项目的发言人戴夫·查尔顿在一项声明中表示,新的数据证明了该粒子的奇偶性符合标准模型的描述。欧洲核子研究中心(CERN)运营的大型强子对撞机(LHC)拥有ATLAS和紧凑型μ介子螺旋管探测器(CMS)两个实验室,最新的实验数据来自ATLAS和CMS,两大实验室记载了2011年500万亿次质子与质子的碰撞事件,2012年1500万亿次质子与质子的碰撞事件,2012年比2011年获得的数据高出了2、5倍以上。在2012年7月4日,实验室的科学家宣布了希格斯粒子发现的消息。

    ———看起来像希格斯粒子

        新的数据有充分的说服力,科学家却小心翼翼、谨慎看待结论性的描述,他们没有立刻确认新粒子是长期寻找的希格斯玻色子。CNS的发言人乔·尹坎德拉发表了一项声明:2012年获得了充分的数据,这清楚地表明了科学家正在与希格斯粒子“打交道”,为了确定什么类型的希格斯粒子,科学家有很长的路要走。如果希格斯粒子如宏伟、壮观的数据集所显示的那样,那么它可能是一个单一粒子,它符合标准模型定义的所有特性;它也可能是一个不同寻常的复合粒子,复合粒子则由多重粒子组成。纽约布鲁克海文国家实验室的物理学家霍华德·戈登担任ATLAS合作董事会的副主席,他认为海量的新数据振奋人心,他确信希格斯玻色子的存在,希望看到更多精确测量新粒子特性的实验。

        欧洲核子研究中心(CERN)的物理学家的信心刚刚达到西格玛3的水平,就像标准模型的预测,希格斯粒子的自旋为零,它的奇偶性为正数。科学家用西格玛指标来描述科学发现的信心度,西格玛数值高意味着信心度高;反之,西格玛数值低意味着信心度低。如果有关希格斯粒子发现的信心指数达到了西格玛5,那么这意味着只有百万分之一的可能性、或测量的希格斯粒子信号属于数字统计学的侥幸事件。物理学家戈登认为,自旋和奇偶性不是判断希格斯粒子的绝对指标。需要研究粒子衰变的细节方面,根据标准模型的预测,希格斯粒子会衰变为常规的亚原子粒子,诸如:夸克和轻子。最新的数据分析说明,希格斯粒子遵循标准模型的脚本。对于目前希格斯粒子的两种衰变模式,相关的理论有很大的改进空间,两种衰变模式存在明显的不足,科学家需要确定正确的衰变模式。

    ———预测的事实

        物理学家没有绘就一幅希格斯粒子的完整、精致的图画,他们使用了“像希格斯一样的粒子”词语,以表达他们的谨慎态度,一些物理学家对“隐隐约约”的发现产生了失望情绪,新粒子的特性还没有达到理论预测的精确性。纽约哥伦比亚大学的数学家彼得·沃特在自己的博客写下了评语,“这不是你的错”。对于目前希格斯粒子发现“真与假”的争辩,,现在作结论显得为时过早。彼得·沃特认为从目前获得的数据来分析,新粒子非常像标准模型预测的希格斯粒子。有些创立了独特模式的物理学家认为,新粒子不在标准模型的范围,他们的希望非常渺茫。加州理工大学的天文学家肖恩·卡罗尔认同沃特的看法,他在自己拥有大量粉丝的微博中写到,“新的数据似乎支持了希格斯玻色子,我们似乎闻到了科学发现‘香饽饽’的味道”。

        斯坦福大学国家直线加速器实验室(SLAC)的物理学家蒂姆·巴洛克认为,现在排除希格斯粒子的可能性为时过早,为了发现和证实希格斯粒子,科学家经历了长期而艰巨的探索,现在不是对新发现感到“无聊和厌倦”的时候。“作出希格斯粒子重大发现的最后决定,科学家有很长的路要走”。纽约布鲁克海文国家实验室的物理学家霍华德·戈登注意到,他的一些物理学界同事希望“另辟蹊径”,希望发现希格斯粒子的独特性,以纠正过去认识的某种偏差。标准模型理论仍然存在一些关于粒子特性的深奥问题。例如:测量的粒子质量大约是125Gev(十亿电子伏特),它比理论的预测轻一些,为什么希格斯粒子的质量是125Gev、而不是别的值?物理学家如何解答这个目前不清楚的问题。

    ———物理学家“在路上”

        欧洲大型强子对撞机(LHC)目前处在计划检修的“休眠期”,实验室的工程师计划了两年的工期,准备对人们“寄予厚望”的超大机器进行系统的维修和升级,预计在2015年完成更新改造的计划,机器重新上线运转时能够提供更大的能量,在更大的能级上实现质子之间的对撞,物理学家相信能够拿出更有说服力的数据,以验证有关希格斯粒子的各种问题。物理学家对希格斯粒子发现的研究划分为两个阶段,一个阶段在2015年之前,另一个阶段在2015年之后。在2015年之前,他们对希格斯粒子的研究不会停止。他们搜集了大量的实验数据,正在改进数据分析的方式,在2015年和2015年之后,他们将使用升级和翻新后的大型对撞机,新的实验平台为他们认知的提高和知识的增长提供了条件。

    (编译:2013-3-21)

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