疑似上帝粒子信號(hào)被美國(guó)萬(wàn)億伏特粒子加速器發(fā)現(xiàn)

上帝粒子也叫希格斯玻色子，希格斯玻色子（或稱希格斯粒子、希格斯子Higgs boson）是粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的一種自旋為零的玻色子，至今尚未在實(shí)驗(yàn)中觀察到。它也是標(biāo)準(zhǔn)模型中最后一種未被發(fā)現(xiàn)的粒子。

英國(guó)物理學(xué)家希格斯（P.W.Higgs）提出了希格斯機(jī)制。在此機(jī)制中，希格斯場(chǎng)引起自發(fā)對(duì)稱性破缺，并將質(zhì)量賦予規(guī)范傳播子和費(fèi)米子。希格斯粒子是希格斯場(chǎng)的場(chǎng)量子化激發(fā)，它通過(guò)自相互作用而獲得質(zhì)量。

美國(guó)“萬(wàn)億伏特粒子加速器”(Tevatron)項(xiàng)目的科學(xué)家們近日表示他們?cè)跀?shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)疑似希格斯玻色子的信號(hào)，其質(zhì)量數(shù)大致和歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)得到的結(jié)果相同。這一發(fā)現(xiàn)增加了這樣一種說(shuō)法的分量，那就是希格斯粒子可能存在于125吉電子伏特質(zhì)量數(shù)附近。這種神秘粒子被認(rèn)為賦予了所有其它粒子以質(zhì)量。然而，這些新的數(shù)據(jù)本身仍然不足以從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度上增加這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的可靠性。目前研究人員們已經(jīng)將他們的結(jié)果在近日于意大利舉行的物理會(huì)議上公布。

“萬(wàn)億伏特粒子加速器”(Tevatron)隸屬于美國(guó)費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，它在長(zhǎng)達(dá)20年內(nèi)一直占據(jù)著全球最強(qiáng)大粒子加速器的位置，但是在2011年卻因?yàn)檠娱L(zhǎng)其資金撥款的談判失敗而被迫停止運(yùn)行。然而和所有其它粒子加速器一樣，Tevatron在其運(yùn)行過(guò)程期間已經(jīng)積累下海量的數(shù)據(jù)需要分析。

最新的數(shù)據(jù)暗示希格斯粒子可能存在于115~135 GeV之間，置信度為2.2Σ。這一數(shù)值是質(zhì)子質(zhì)量的120~140倍，質(zhì)子是原子核的基本組成部分，它存在于每一種原子的原子核內(nèi)。在物理學(xué)上，這種置信度就意味著有1/36的幾率這種信號(hào)是一個(gè)誤報(bào)或者噪音，這一數(shù)字是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于5Σ這個(gè)被視作可宣布為“正式發(fā)現(xiàn)”的物理學(xué)黃金標(biāo)準(zhǔn)的。

然而讓這一發(fā)現(xiàn)更加顯出其重要意義的一件事情在于，盡管兩者采用的方法大相徑庭，但是歐洲的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)同樣在其數(shù)據(jù)中找到一個(gè)峰值，并且這個(gè)峰值出現(xiàn)的質(zhì)量位置恰好和Tevatron的結(jié)果非常接近。

LHC的做法是將質(zhì)子進(jìn)行對(duì)撞，而Tevatron則使用質(zhì)子和它們的反物質(zhì)粒子，即反質(zhì)子進(jìn)行對(duì)撞。這兩項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的目的都是想通過(guò)觀察這些高能粒子在衰變后的情況來(lái)搜尋希格斯粒子的蹤跡。在Tevatron，這些數(shù)據(jù)是由底夸克和它的反物質(zhì)伙伴--反底夸克對(duì)撞產(chǎn)生的，而在LHC，主要的探測(cè)目標(biāo)則是對(duì)撞時(shí)產(chǎn)生的光子。

鮑勃·羅瑟(Rob Roser)說(shuō)：“這是一臺(tái)不同的加速器，不同的探測(cè)器，不同的衰變過(guò)程?！滨U勃是CDF探測(cè)器項(xiàng)目的發(fā)言人，這是安裝在Tevatron設(shè)備上的兩臺(tái)主要探測(cè)器之一。他告訴BBC記者說(shuō)：“它正在讓圖像變得清晰起來(lái)，讓事情變得更加有說(shuō)服力。但是我們還沒(méi)有達(dá)到我們期望的那樣自信?！彼f(shuō)：“我只是希望我們兩家中至少有哪一家能有更多的數(shù)據(jù)，這真讓人沮喪。”而在LHC，兩臺(tái)安裝在其中的主要探測(cè)器--CMS和Atlas同樣在周三舉行的會(huì)議上報(bào)告了他們的進(jìn)展，但是相比去年他們報(bào)告的內(nèi)容，今年這一次的報(bào)告中僅僅提供了些許更進(jìn)一步的數(shù)據(jù)。

但是這一切的艱難困境在今年下半年將會(huì)被一掃而空，因?yàn)榭茖W(xué)家們計(jì)劃今年將獲得相當(dāng)于2011年全年3倍的數(shù)據(jù)量。然而，近期對(duì)于Atlas數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析結(jié)果已經(jīng)排除了122.5 GeV以上區(qū)間的可能性。Tevatron的數(shù)據(jù)則幫助科學(xué)家們排除了質(zhì)量超過(guò)147-179 GeV的情形，這一數(shù)據(jù)同樣和LHC的結(jié)果相當(dāng)吻合。

正如先前所言的那樣，如果希格斯玻色子真的存在，那么它可能存在的范圍已經(jīng)被縮小了。

托尼·魏伯格(Tony Weidberg)是一位牛津大學(xué)的物理學(xué)家，他在LHC的Atlas探測(cè)器項(xiàng)目工作，他說(shuō)Tevatron的探測(cè)結(jié)果符合一種“較輕”的希格斯玻色子的設(shè)想。

他告訴BBC記者說(shuō)：“這很有趣，因?yàn)檫@是另一個(gè)小小暗示。它暗示我們到今年年底時(shí)將有可能發(fā)現(xiàn)這種粒子，而不是宣布排除了這種可能性?！彼f(shuō)：“證據(jù)就隱藏在LHC的數(shù)據(jù)中，我們今年就將找到它；到今年年底，我們將走出模糊和不確定，得到清晰的證實(shí)或排除的結(jié)果。對(duì)我來(lái)說(shuō)，不管結(jié)果如何，這兩個(gè)結(jié)果中其中任意一個(gè)的確認(rèn)都將讓人興奮不已?！?/P>