希格斯玻色子解读
高能粒子物理实验结果解读
高能粒子物理实验结果解读近年来，高能粒子物理实验在科学领域中扮演着重要的角色。
通过研究宇宙中最微小的组成部分，科学家们可以揭示物质的本质以及宇宙的起源。
本文将通过解读几个重要的高能粒子物理实验结果，带您一窥科学界的最新进展。
实验一：希格斯玻色子的发现在2012年7月，欧洲核子研究中心的“大型强子对撞机”（Large Hadron Collider，LHC）宣布成功发现了希格斯玻色子（Higgs boson）。
这项发现对于揭示基本粒子和宇宙起源非常重要。
希格斯玻色子是标准模型中的最后一个基本粒子，它被认为是给予其他粒子质量的“赋予者”。
通过LHC对撞产生的高能粒子，科学家们在实验中发现了类似希格斯玻色子的能量波峰，从而确定了其存在。
希格斯玻色子的发现对粒子物理学产生了深远的影响。
它验证了标准模型对于基本粒子的理论预言，并为我们进一步探索宇宙的细节提供了重要线索。
实验二：暗物质的探索暗物质是一种组成宇宙大部分质量的物质，但其与我们日常接触的物质相互作用非常微弱，因此无法直接探测到。
为了揭示暗物质的性质，多个实验都在进行中。
一项名为“XENON1T”的实验在2017年进行了为期两年的观测。
该实验利用了一个巨大的液体氙探测器，旨在捕获暗物质粒子与氙原子发生相互作用的瞬间。
虽然该实验并未直接观测到暗物质粒子，但它对暗物质存在的理论模型提供了重要的限制。
此外，美国费米国家加速器实验室的“暗物质粒子探测”（Dark Energy Survey，DES）是另一个重要的实验项目。
该项目使用了一台高灵敏度的相机，通过对数百万个遥远星系的观测，追踪暗物质在宇宙中的分布和演化。
这些数据将有助于确定暗物质的性质以及其对宇宙结构形成的影响。
实验三：中微子振荡的观测中微子是一种非常微小的基本粒子，没有电荷且质量极小。
然而，随着实验技术的进步，科学家们成功观测到了中微子的奇特行为——中微子振荡。
“超级神冈中微子实验”（Super-Kamiokande）是其中一项里程碑式的实验。
希格斯波色子
希格斯波色子————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：复旦大学物理系教授吴咏时什么是希格斯玻色子希格斯玻色子是物理学标准模型当中最后一个待发现的粒子。
7月4日欧洲核子研究中心（C ERN）的科学家宣布，在寻找希格斯玻色子的过程中，他们发现了一个新粒子，与希格斯玻色子有吻合之处。
一般认为，大约要到今年年底，才有可能确认它是否真是希格斯玻色子。
标准模型是我们当前人类对自然界的一个基本物理理论。
它告诉我们自然界4种力中的3个电磁力、强力和弱力是如何发挥和实现作用的。
标准模型的理论分成两部分，一部分是“杨振宁－米尔斯规范场理论”（Yang-Mills Gauge Theory），在强相互作用和电磁相互作用中，杨－米理论是发挥作用的，但在弱相互作用中，杨振宁－米尔斯规范场理论要发挥作用还需要希格斯玻色子的配合。
理论上，希格斯玻色子将为杨－米理论中传递弱相互作用的粒子赋予质量，使得弱力成为短程力，符合实验的结果。
这种质量赋予是怎样进行的呢？真空中希格斯玻色子的场可以处于一个非常特殊的状态，理论上叫做凝聚态，打个比方就像稀糖浆或者蜜糖这样的状态。
当别的粒子经过这个“稀糖”时，也就是经过希格斯玻色子场的这个凝聚态时，就获得了质量。
（实际上，每种玻色子总和一定的场相对应。
）总而言之，希格斯玻色子本身有3个极其重要的理论意义：一是它是标准模型中的最后一个待发现的粒子；二是它给杨振宁－米尔斯规范场理论中传递弱相互作用的粒子赋予了质量；此外呢，实际上，希格斯玻色子给几乎所有的基本粒子以质量，除了传递电磁相互作用的光子和传递强相互作用的胶子。
发现希格斯玻色子的重要学术与现实意义迄今为止，物理学的标准模型的分成两个部分，一个就是杨振宁－米尔斯规范场理论，另一个就是与希格斯玻色子有关的对称性破缺的理论。
杨振宁－米尔斯理论在理论上是相当完美的，它能给我们很多确定的预言，而且很多都被相当精密的实验所证实。
2、希格斯机制的由来知识讲解
2、希格斯机制的由来2、希格斯机制的由来对称是美的，完美的对称只有唯一的一种相互作用，世界也就变得单调而乏味。
标准模型包含费米子及玻色子两类-费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理（这原理指出没有相同的费米子能占有同样的量子态）的粒子；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容原理。
简单地说，费米子组成物质的粒子，而玻色子负责传递各种作用力。
电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为一。
这些理论都基于规范场论，即把费米子跟玻色子配对起来，以描述费米子之间的力。
由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变，所以这些中介玻色子就被称为“规范玻色子”。
标准模型所包含的玻色子有：负责传递电磁力的光子；负责传递弱核力的W及Z玻色子；负责传递强核力的8种胶子。
希格斯子也是一种玻色子，然而它与上述这些规范玻色子不同，希格斯粒子负责引导规范变换中的对称性自发破缺，是惯性质量的来源，因此并不是规范玻色子。
在研究过程中，杨-米尔斯方法无论应用到弱还是强相互作用中所遇到的主要障碍就是质量问题，由于规范理论规范对称性禁止规范玻色子带有任何质量，然而这一禁忌却与实验中的观测不相符合，如果不能解决质量问题，将使得整个研究失去基础。
一开始人们试图通过自发对称破缺机制，即打破规范理论中对拉氏量对称性的严格要求，使得物理真空中的拉氏量不再满足这种对称性，然而到了1962年，每一个自发对称性破缺都被证明必定伴随着一个无质量无自旋粒子，这无疑也是不可能的。
当1995年3月2日，美国费米实验室向全世界宣布他们发现了顶夸克时，一套称之为标准模型的粒子物理学模型所预言的61个基本粒子中的60个都已经得到了实验数据的支持与验证，看上去标准模型马上就要获得决定性的胜利，对物质微观结构的探索已经到达了它的尾声，似乎人类也马上就要听到这一跌宕起伏的，充满了高潮与华彩的探索乐章的终曲，但是仍然有一个粒子，游离在这座辉煌的大厦之外，仿佛一个幽灵，这就是希格斯粒子，而且就是这个粒子可能会击垮整座大厦。
希格斯粒子
希格斯玻色子又称希格斯粒子，将它称为“上帝粒子”，是因为它是基本粒子的质量之源。
我们知道，物体由分子、原子构成，原子由质子、中子组成的原子核和绕核旋转的电子构成。
而质子和中子都由夸克和胶子组成，夸克、胶子和电子等至今为止没有发现有更深层次的结构，因此被称为基本粒子。
简单地讲，有了希格斯粒子，基本粒子才有质量，有了质量才产生引力，才会有宇宙中的元素、恒星、行星和生命。
按照物理学标准模型，物质的质量来自两部分，一部分是夸克、电子等基本粒子的质量；另一部分则是基本粒子相互作用产生的结合能，这部分占的比重其实还要更大。
另外在物理学标准模型的62种基本粒子中，其他61种都已被实验证实了存在，只有希格斯粒子这关键一环仍然悬而未决，它的难以捉摸也让研究者多了几分敬畏根据物理学标准模型和大爆炸理论，我们的宇宙起始于一次大爆炸。
大爆炸刚发生时，无数的正反粒子同时产生，轻子和夸克通过与希格斯场的相互作用获得了质量。
这些粒子凝聚成物质，通过长时间的演化形成了星系。
而希格斯粒子的使命，在137亿年前的宇宙大爆炸初始就已经完成了。
现在物理学家要再次寻获希格斯粒子的踪迹，就只有建造能量强大的对撞机，在里面给两束高能粒子进行加速、对撞，来模拟宇宙开始的时刻，在实验室里重新“复活”希格斯粒子。
在理论物理学领域，标准模型并不是唯一的金科玉律。
其他还有像超对称理论，认为存在多种希格斯粒子，且与标准模型当中的希格斯粒子有很大不同；而霍金等一些科学家则支持超弦理论，这种理论能把包括引力在内的自然界全部4种基本作用力统一起来，这是标准模型和超对称理论做不到的；但超弦理论中并没有希格斯粒子的位置。
正因为这个，霍金才会出100美元跟人打赌说希格斯粒子并不存在，不过他打输了。
物理学标准模型不是万能的，像暗物质、暗能量、物质与反物质不对称等问题，它都不能解释。
而根据现有理论，我们的宇宙组成中有73%是暗能量，23%是暗物质，只有4%是目前理论所能解释的物质。
希格斯玻色子概述
希格斯玻色子希格斯玻色子希格斯玻色子（或称希格斯粒子、希格斯子Higgs boson）是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子，至今尚未在实验中观察到。
它也是标准模型中最后一种未被发现的粒子。
物理学家希格斯提出了希格斯机制。
在此机制中，希格斯场引起自发对称性破缺，并将质量赋予规范传播子和费米子。
希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发，它通过自相互作用而获得质量。
2012年7月2日，美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布，该实验室最新数据接近证明被称为―上帝粒子‖的希格斯玻色子的存在。
标准模型给出了自然界四种相互作用中的电磁相互作用和弱相互作用的统一描述，但是在能量低于一定条件后，电磁相互作用和弱相互作用将呈现为不同的相互作用，这被称为电弱相互作用的对称性自发破缺。
希格斯粒子就是在标准模型解释电弱对称性自发破缺的机制时引入的。
研究背景英国物理学家希格斯（P.W.Higgs）提出了希格斯机制。
在此机制中，希格斯场引起电弱相互作用的对称性自发破缺，并将质量赋予规范玻色子和费米子。
希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发，它通过自相互作用而获得质量。
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(Large Hadron Collider，简称LHC)将有机会发现希格斯粒子。
上帝粒子--希格斯粒子希格斯玻色子被认为是物质的质量之源，―上帝粒子‖是1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼对希格斯玻色子的别称。
这种粒子是物理学家们从理论上假定存在的一种基本粒子，目前已成为整个粒子物理学界研究的中心，莱德曼更形象地将其称为―指挥着宇宙交响曲的粒子‖。
自1899年汤姆逊爵士发现电子开始，直至如今，在一个多世纪的时间里，人类一直孜孜不倦的探索着微观欧洲核子研究中心大型强子对撞机世界的奥秘。
1995年3月2日，美国费米实验室向全世界宣布他们发现了顶夸克时，一套称之为标准模型的粒子物理学模型所预言的62个基本粒子中的61个都已经得到了实验数据的支持与验证，看上去标准模型马上就要获得决定性的胜利，对物质微观结构的探索已经到达了它的尾声，似乎人类也马上就要听到这一跌宕起伏的，充满了高潮与华彩的探索乐章的终曲，但是仍然有一个粒子，游离在这座辉煌的大厦之外，仿佛一个幽灵，这就是希格斯粒子，而且就是这个粒子可能会击垮整座大厦。
标准模型Higgs机制概述
标准模型Higgs机制概述标准模型是现代粒子物理学中最为成功的理论之一，它描述了构成宇宙的基本粒子，以及它们之间的相互作用。
其中一个关键组成部分是Higgs机制，它解释了粒子如何获得质量的机制。
本文将对标准模型的Higgs机制进行概述，并介绍其在物理学领域的重要性。
一、标准模型简介标准模型是描述微观世界的一个理论框架，它由三类基本粒子组成：强子、轻子和规范玻色子。
其中，强子包括质子和中子等构成原子核的粒子，轻子包括电子和其它带电粒子，规范玻色子包括介导基本粒子相互作用的光子、弱相互作用的W和Z玻色子，以及强相互作用的胶子。
标准模型通过这些基本粒子和粒子之间的相互作用来解释物质的性质和现象。
二、Higgs机制的提出Higgs机制由彼得·希格斯等科学家在20世纪60年代提出，它用于解释基本粒子如何获得质量。
根据Higgs机制，粒子的质量来源于宇宙中弥漫的希格斯场。
希格斯场是一种具有非零真空期望值的场，与其他粒子的相互作用导致它们获得质量。
三、希格斯场与希格斯玻色子希格斯场的存在意味着宇宙中处处弥散着一个希格斯玻色子。
希格斯玻色子本身是一种基本粒子，它是标准模型理论中最新发现的粒子。
2012年，欧洲核子研究组织（CERN）的大型强子对撞机（LHC）实验室通过实验证实了希格斯玻色子的存在。
四、希格斯机制的重要性Higgs机制对标准模型的完整性具有重要作用。
它解释了为什么规范玻色子和某些费米子具有质量，而其他粒子（如光子）却没有质量，从而使得标准模型对粒子物理实验的预测与实验观测符合良好。
同时，希格斯机制也为开展更深入的粒子物理研究提供了线索。
五、Higgs机制的实验验证希格斯机制的验证是粒子物理学中的重大突破。
2012年，CERN的LHC实验证实了希格斯玻色子的存在，这一实验结果被认为是对Higgs 机制的有力证据。
通过精确测量希格斯玻色子的质量和与其他粒子的耦合强度，科学家对Higgs机制进行了深入研究，并取得了重要的理论和实验进展。
西格斯粒子
西格斯粒子一、什么是西格斯粒子？西格斯粒子（Higgs boson），又称希格斯玻色子，是一种基本粒子，由英国物理学家彼得·希格斯等人在1964年提出。
它是标准模型中的最后一个未被实验观测到的粒子，也是标准模型中解释质量来源的核心部分。
二、西格斯粒子的重要性1.解释质量来源：根据标准模型，物质的质量来自于与之相互作用的希格斯场。
通过与希格斯场相互作用，其他基本粒子获得了质量。
因此，西格斯粒子对我们理解物质的起源和性质具有重要意义。
2.验证标准模型：标准模型是描述基本粒子和其相互作用的理论框架。
西格斯粒子的发现验证了标准模型中关于希格斯场和质量生成机制的预言，进一步巩固了这个理论框架在物理学中的地位。
3.探索新物理：除了验证标准模型外，西格斯粒子还可能为揭示更深层次的物理学提供线索。
通过研究西格斯粒子的性质和相互作用，科学家可以进一步探索超出标准模型范围的新物理现象。
三、西格斯粒子的发现1.大型强子对撞机（LHC）：为了寻找西格斯粒子，科学家在瑞士日内瓦建造了世界上最大的粒子加速器——大型强子对撞机。
LHC能够以接近光速将质子加速到高能状态，并使它们在加速器环中相互碰撞。
2.ATLAS和CMS实验：LHC上有两个主要实验，分别是ATLAS实验和CMS实验。
这两个实验利用巨大的探测器来记录碰撞过程中产生的各种粒子。
科学家通过分析这些数据，寻找与西格斯粒子相关的特征。
3.2012年发现：在2012年7月4日，ATLAS和CMS实验宣布，在之前进行的实验证明中发现了一种新粒子，其质量约为125 GeV/c²，符合希格斯玻色子（即西格斯粒子）的预期。
四、西格斯粒子的性质和特征1.质量：西格斯粒子的质量约为125 GeV/c²，相对较轻。
2.自旋：西格斯粒子的自旋为0，这意味着它是一种玻色子。
3.衰变模式：西格斯粒子可以通过不同的衰变模式来分解为其他粒子。
常见的衰变模式包括衰变成两个光子、四个轻子（例如电子、μ子等）或两个强子（例如夸克）等。
解读粒子标准模型，深层揭示胶子，费米子和玻色子与四种基本作用力之间的关系！
解读粒子标准模型，深层揭示胶子，费米子和玻色子与四种基本作用力之间的关系！在看一些科普文章时，我们经常会遇到一些物理学名词或术语，比如费米子、玻色子、希格斯玻色子、四个基本作用力等等。
如果是没有了解过粒子物理学的同学肯定会头晕。
今天我们就来把它们说清楚。
费米子、玻色子、希格斯玻色子在物理学上统称为“粒子”。
它们是构成我们这个世界物质不可或缺的主要成分。
物质是由原子构成的要理解这些“粒子”，我们得先从物质是由什么构成说起。
在古希腊时代，许多的智者们已经开始认真的思考，我们这个世界上的物质到底是由什么组成的？比如泰勒斯就认为，组成物质的基本元素是水，而亚里士多德则认为万物都是由四种基本物质以不同的组合形式构成的——它们是土、气、火和水。
亚里士多德最早提出物质是由原子构成的是留基伯和德谟克里特斯。
虽然当时还是猜想，但是原子这一概念的提出，可说是人类了解物质了解这个世界的一大创举。
物理学家理查德.费曼曾经说过：如果让他选择一句话来概括现代科学中最重要的发现，他会选“世界是由原子组成的”这句话。
2000多年过去了，直到19世纪，科学家们通过实验的确发现很多熟悉的物质都有一种可以识别的最小组成单元，按照古希腊人的传统，他们还是称这些最小单元为原子。
可是后来发现，原子并不是物质不可分割的最小单元。
20世纪30年代，先是有科学家发现了电子，之后通过撞击原子核发现了质子和中子。
汤姆逊和卢瑟福，玻尔等人根据对原子核和电子性质的理解，他们建立起了各种不同的原子结构的模型：原子核由质子和中子构成，它的周周环绕着有规则运动的电子。
电子到底是如何围绕着原子核旋转的？这个曾经掀起了不小的争论。
最后海森堡根据不确定性原理得出了最终的模型：电子是没有规则运动的，它似云一样围绕着原子核转动。
在20世纪30年代末，物理学家在研究从外太空向地球倾泻的粒子流时，又发现了一种叫μ子的基本粒子——除了比电子重200倍左右，它们的性质是一样的。
希格斯玻色子即上帝粒子解读
希格斯玻色子
希格斯玻色子得名于英国爱丁堡大学物理学家彼得·希格斯，他预言了这种粒子的存在。
假设中的希格斯玻色子是物质的质量之源，其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。
希格斯粒子(上帝粒子是一种亚原子粒子，也就是说，理论上认为它应当是构成宇宙的最基本组成部件之一。
但是它仍然有待实验观测证实。
科学家们提出的物理学标准模型预言了这种粒子的存在，其作用是解释为何其它粒子会拥有质量。
根据这一理论，在宇宙大爆炸之后，一种看不见的力，即希格斯场和与之相对应的粒子——希格斯-玻色子一同形成。
正是这个场赋予其它基本粒子以质量的属性。
希格斯场赋予整个宇宙中其它粒子以质量的方式可以用游泳者在水池中受到的水的阻力来做比喻。
如果粒子没有质量，它们便可以在宇宙中以光速前进，因为质量的本质便是对物体改变其速度的制约性。
粒子物理学中的标准模型解读
粒子物理学中的标准模型解读标准模型是粒子物理学中的一种理论框架，用于解释物质的基本组成和相互作用方式。
它是二十世纪七八十年代经过多个科学家的合作研究而建立起来的，为我们理解宇宙中微观世界的现象提供了重要的参考。
标准模型的基本组成包括基本粒子和相互作用四种基本力。
其中，基本粒子被分为两类：强子和轻子。
强子包括质子、中子等，它们由夸克组成，并通过强相互作用力相互结合。
而轻子包括电子、中微子等，它们是无色无味的，只通过电磁相互作用力与其他粒子发生作用。
标准模型中的四种基本力分别是：强相互作用力、电磁相互作用力、弱相互作用力和引力。
其中，强相互作用力是一种在原子核中发生的力，它能够将夸克结合成强子，并保持原子核的稳定。
电磁相互作用力负责电荷粒子之间的相互作用，例如电子和质子之间的相互作用就是通过电磁相互作用力完成的。
弱相互作用力是一种在核内发生的力，它负责一些原子核衰变过程，例如中子衰变成质子和电子时就涉及到弱相互作用力。
而引力是宇宙中最常见的一种力，它负责天体之间的相互吸引。
标准模型中最重要的是希格斯场和希格斯玻色子。
希格斯场是标准模型中唯一一个不为零的标量场，它与粒子质量相关。
希格斯玻色子是希格斯场的激发态，它被认为是解释基本粒子质量的关键。
在2012年，欧洲核子研究中心(LHC)的ATLAS和CMS实验团队宣布，他们通过观测到了一种新粒子，符合希格斯玻色子的性质，这对于标准模型的验证具有重要意义。
标准模型的成功在于其对于实验结果的准确预言。
例如，在粒子对撞机实验中，标准模型能够非常精确地预言不同粒子的产生率和性质。
这些实验结果与标准模型的理论预言非常吻合，进一步验证了标准模型的准确性。
然而，标准模型仍然有一些问题待解决。
首先，标准模型无法解释暗物质和暗能量的存在，这两者是组成宇宙物质的重要组成部分。
其次，标准模型不能统一描述四种基本力，因此局限了我们对于宇宙早期的理解。
最后，标准模型没有涉及到引力的描述，这也是一个待解决的问题。
希格斯玻色子
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希格斯玻色子是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。
物理学家希格斯提出了希格斯机制。
在此机制中，希格斯场引起自发对称性破缺，并将质量赋予规范传播子和费米子。
希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发，它通过自相互作用而获得质量。
2012年7月2日，美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布，该实验室最新数据接近证明被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在。
2013年3月14日，欧洲核子研究组织发布新闻稿表示，先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。
2013年10月8日，诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓，比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色子的理论预言获奖。
目录1简介1.1 诠释1.2 研究背景1.3 研究历史2理论2.1 物理方面2.2 方程简式2.3 标准模型2.4 其他模型3成果3.1 萍踪难觅3.2 转机与质疑3.3 最新发现3.4 相关著作4进展4.1 博客传闻4.2 或被发现4.3 诡异情况4.4 发现踪迹4.5 接近证明4.6 新证据支持1简介诠释在粒子物理学里，标准模型是一种被广泛接受的框架，可以描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子。
由于基本粒子和基本力形成了物理世界，所以，除了引力以外，标准模型可以合理解释这世界中的大多数物理现象。
最初，标准模型所倚赖的规范场论禁止基本粒子拥有质量，这很明显地显示出初始模型不够完全。
后来，物理学者研究出一种机制，能够利用对称性破缺来赋予基本粒子质量，同时又不会抵触到规范场论。
这机制被称为希格斯机制。
在所有解释质量起源的机制之中，希格斯机制是最简单、最被认可的一种。
物理学者已完成很多实验，并确实侦测到这机制引发的许多种效应，但是他们不确切了解这机制到底是怎么一回事。
上帝粒子
据国外媒体报道，粒子物理学家近日称关于希格斯玻色子的寻找工作取得了积极的成果，欧洲核子研究中心预计在 7月4日正式发布实验结果，该粒子将完善爱因斯坦的宇宙理论。
对参与本项研究的物理学家而言，这可能是没有烟火的宣布，其结果将从根本上改变我们对宇宙的了解。
目前，整个物理学界都在流传着一种说法，即欧洲核子研究中心可能已经发现了希格斯玻色子。
粒子物理学家近日称关于希格斯玻色子的寻找工作取得了积极的成果，欧洲核子研究中心预计在 7月4日正式发布实验结果。
希格斯玻色子是一个在粒子物理标准模型中设想的基本粒子，该粒子也被喻为"上帝粒子"，是宇宙万物的质量之源。
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机此前一直寻找该粒子的踪迹。
关于希格斯玻色子的消息在推特上已经成为最热门的话题之一。
一位物理研究人员称欧洲核子研究中心已经重复进行去年的研究，似乎是在验证探索到的结果。
从今年对撞机上产生的数据看，与去年的测试基本相当，这表明了去年的结果并不是错误或者误差。
在去年进行的粒子撞击实验中，来自欧洲核子研究中心的大型强子对撞机与位于美国伊利诺伊州巴达维亚的费米国家加速器实验室万亿电子伏特加速器（Tevatron）都进行了研究，两台对撞机的结果都显示了接近3西格玛的水平，暗示希格斯玻色子的质量在125千兆电子伏附近。
研究人员认为2011年的对撞机实验形式简单，欧洲核子研究中心希望看到确切的实验结果，能提供希格斯玻色子存在的数据支持，这意味着在数据中应该出现与理论预测相符的峰值，而这些峰值最终也被科学家观察到了。
但这还不足以说服大多数人这就是希格斯玻色子，因为其中还涉及到统计学上的问题。
目前，欧洲核子研究中心的科学家们正在分析2012年的对撞数据，总量与2011年的数据差不多，如果去年的对撞实验结果可行度不高，那么2012年的数据中在125千兆电子伏附近也不会出现相似的信号。
反之，如果2011年所发现的信号确实是希格斯玻色子，那么我们还将探测到同样的信号，并希望该信号能有所加强。
“上帝粒子”：接近发现的希格斯玻色子
“上帝粒子”：接近发现的希格斯玻色子作者：郭俊昌来源：《科学24小时》2012年第09期北京时间2012年7月4日，欧洲科学家宣布“接近发现”上帝粒子，或可解开万物质量来源之谜。
那么，究竟为什么物理学家会如此痴迷“上帝粒子”？它的发现又有何重大意义呢？请跟随本文一同去寻找答案。
2012年7月4日到11日的高能物理国际会议，是一场被物理学家认为“即使不睡觉也没问题”的物理大事件。
究竟是什么事情让科学家们如此疯狂？毫无疑问，那就是捉弄世人几十年的“上帝粒子”——希格斯玻色子“接近发现”了！欧洲核研究组织用一句话震撼了粒子物理学界：“新发现的粒子与长期寻找的希格斯玻色子一致。
”提出“上帝粒子”概念的皮特·希格斯本人在发布会现场表现得十分兴奋，他热泪盈眶地说：“在我的生命中竟然发现了如此不可思议的事情！”基本粒子我们并不陌生，科学家对于基本粒子的定义就是“不能再分为其它组成成分的粒子”。
比如电子和夸克，它们都不能再分，所以均为基本粒子。
质子由夸克组成，故质子不是基本粒子。
在粒子物理学中，标准模型是描述弱力、强力、电磁力三种基本作用力与组成物质的所有基本粒子的理论，虽然它统一了三种基本作用力，但它没有包括引力这第四种基本作用力，因此它不是最终的统一理论，若想得到统一理论，最佳的候选者大概只有弦论了。
标准模型虽说没有成为最终的统一理论，但它确实能解释很多粒子物理学现象，即使发现不符合标准模型预言的现象，也只能说还需要新的理论来补充它，而不是认为标准模型是错误的。
就如同相对论一样，相对论预言世界上任何物体运动都不会超过光速，而且在相对论的推导下，将时间倒退到约200亿年前，整个宇宙诞生于一个奇点，温度密度无限大，但空间为零，仅仅是一个零维的点。
此时相对论本身已经不成立了，所以我们需要更先进的理论来填补它，而不能说相对论就是错的。
在现代物理学中，四种基本作用力是借助基本粒子来进行传递的。
“光子”用来传递电磁力，“引力子”用来传递引力，“胶子”用来传递强力，“玻色子”用来传递弱力。
希格斯玻色子
希格斯玻色子一今年的诺贝尔物理学奖授予了两位欧洲人，表彰他们最先提出标量玻色子的理论。
这个理论的核心有两点，一个是所谓的希格斯机制，另一个是W子场的张量表达。
在现代的规范场理论中，希格斯机制表述为(1.1)而W子场的张量表达是(1.2)我们首先来讨论希格斯机制。
其中的ev=m b,是Bμ(x)的场量子的质量，而且很可能，应该认定为静止质量。
如果Aμ（x）是矢量场，θ（x）是标量场，那么Bμ（X）代表什么样的场呢？从（1.1）来看，它代表的也是矢量场，让人困惑的是，一个有静止质量的矢量场B的诞生竟然要标量场θ的参与，这种参与应该不是B和θ之间的变换。
算符总是一种代表，这里的A、B和θ都是算符，A和B代表矢量场波函数，θ代表标量场波函数，我们不禁要问：一个标量场的波函数怎么会演变成矢量场波函数，因为这两种场的波函数拥有完全不同的形式。
另外，就我们的经验而言，任何形式的标量场的场量子都是有静止质量的，场量子一般都有内部结构，是复合粒子，而矢量场的场量子一般没有内部结构，就粒子的组成而言，是无结构粒子组合成有结构粒子，但希格斯机制却相反，要求有结构粒子演变为武结构粒子。
即使撇开粒子结构不谈，标量场的波函数怎样演变为矢量场波函数也是一个无法解决的问题。
等等质疑，使得我们完全可以说，希格斯机制不是一个关于场变换的理论，即不是Aμ和Bμ的变换的理论。
那么我们应该怎样来理解希格斯机制呢？我们应该把希格斯机制看作某种相互作用的机制，而不是Aμ和Bμ直接的变幻方式。
所谓相互作用的机制，就是电磁场Aμ撞击到有静止质量的标量场θ(x)时，电磁场Aμ转化为W子场的Bμ，正如我们所知道的，电磁场的场量子是静止质量为零的光子，W子场的场量是有静止质量的W子，零质量的光子转化为μμ有静止质量的W子，是通过撞击标量场θ(X)完成的，所以标量场是一个有静止质量的粒子，也就是希格斯玻色子，我们不妨把希格斯玻色子命名为H粒子。
这个标量玻色子H把光子演变成W子，电磁场Aμ塑造场W子场的Bμ，也使得希格斯机制得以建立。
希格斯玻色粒子
希格斯玻色粒子
希格斯玻色粒子，也称为希格斯粒子，是一种被认为是质量赋予者的基本粒子。
它的发现对于我们理解宇宙和物理学的基本规律至关重要，因此也被称为“上帝粒子”。
希格斯玻色粒子的发现是通过欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）实验进行的。
LHC是人类历史上最大、最昂贵的科学实验之一，它位于瑞士日内瓦附近的地下隧道中，是一个环形的粒子加速器。
LHC的主要目的是模拟宇宙大爆炸时的高能环境，通过加速和碰撞质子，产生各种基本粒子，以便科学家研究它们的性质和相互作用。
在LHC的ATLAS和CMS探测器中，科学家们发现了希格斯玻色粒子的存在。
希格斯玻色粒子的重要性在于它被认为是质量的来源。
在标准模型中，质量是由希格斯场赋予粒子的，这个场是由希格斯粒子所携带的。
如果没有希格斯粒子，那么所有的基本粒子都将没有质量，这也就意味着宇宙中的所有物质都将消失。
希格斯粒子也对我们理解宇宙的起源和演化有着重要的意义。
它的发现使得我们能够更好地研究宇宙早期的状态，以及了解宇宙中暗物质和暗能量等神秘物质的性质。
因为希格斯粒子的发现具有如此重要的意义，所以它也是物理学领域中的一个重大突破。
2013年，希格斯玻色粒子的发现获得了诺贝尔物理学奖。
虽然我们已经发现了希格斯玻色粒子，但是它的研究仍然在继续。
未来的研究将包括更深入地了解希格斯粒子的性质和相互作用，以及寻找其他新的基本粒子。
希格斯玻色粒子的发现是物理学领域中的一个里程碑，它的研究将有助于我们更好地理解宇宙和物理学的基本规律。
The Discovery of the Higgs Boson Particle
The Discovery of the Higgs BosonParticle在2012年，欧洲核子研究组织（CERN）宣布了一个历史性的发现——希格斯玻色子粒子被首次探测到。
这项发现被誉为物理学的里程碑，它不仅证明了物理学家的理论，也使我们的世界变得更为神秘、更具有探索的价值。
成千上万的科学家和工程师在CERN合作进行了长达数十年的研究。
他们建造了一个高峰值能量为14兆电子伏特的大型强子对撞机，这相当于每秒钟撞击7万亿个质子。
这些撞击会在实验中产生许多新粒子，包括希格斯玻色子。
希格斯玻色子是什么？希格斯玻色子是英国物理学家彼得·希格斯和罗伯特·布拉特的研究成果。
他们提出了一种理论，即所有物质都由基本粒子组成。
但是，这些基本粒子没有质量。
因此，他们认为，装满了整个宇宙的场，称为希格斯场，使一些基本粒子通过与这个场的相互作用而获取质量。
因此，希格斯玻色子是这个场的基本粒子，它是使其他粒子获得质量的介质。
但是，希格斯玻色子本身很难被探测。
实际上，科学家曾经怀疑这种粒子是否存在。
希格斯玻色子的发现在CERN，科学家们使用强子对撞机，将两束脉冲粒子加速到接近光速的速度，然后在一起碰撞。
这种方法类似于在大型碰撞实验中观察莫顿基普事件。
当两个质子相撞时，它们之间的能量可以转化成各种新的粒子。
同时，CERN科学家还使用了一个叫做ATLAS的探测器来观测希格斯玻色子的碰撞事件。
ATLAS探测器是世界上最大、最复杂的粒子探测器之一，重量达到了7000吨，高度相当于一个六层楼高的建筑。
在2012年7月，CERN宣布他们最终发现了希格斯玻色子的存在。
它们在对不同能量的对撞事件进行分析时，观察到了一个典型的信号，这个信号称为希格斯粒子的“衰变模式”。
这证实了希格斯玻色子不仅存在，而且它的质量比先前预测的更接近125吉电子伏特。
希格斯玻色子的意义希格斯玻色子的发现对于物理学的发展具有重要意义。
希格斯场理论广泛应用于物理学的各个领域，包括量子场论、宇宙学、原子物理学、核物理学以及高能物理学。
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希格斯说希格斯玻色子将很快被发现据新华社日内瓦2008年4月12日电在40多年前预言了希格斯玻色子存在的英国物理学家彼得·希格斯，日前在参观欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）时对媒体说：“几乎可以确定，很快就可以发现希格斯玻色子。
”希格斯玻色子被认为是物质的质量之源，它是“标准模型”这一粒子物理学理论中最后一种未被证实的粒子，但是它的存在却是整个“标准模型”的基石。
因此，它被称为粒子物理学的“圣杯”，也被称为“上帝粒子”，充满了神秘色彩。
自从希格斯预言这一粒子存在以来，科学家们就一直试图在实验中发现该粒子从而证实其存在，但至今所有努力均告失败。
于2003年开始兴建的欧洲大型强子对撞机位于法国和瑞士边境地区地下100米深、约27公里长的环形隧道中，耗资总计约20亿美元，预计将于今年6月正式开始运行。
届时，它将凭借能使单束粒子流能量达到7万亿电子伏特而成为世界上能级最高的对撞机。
科学家普遍期望在这一对撞机的帮助下，能够在前所未有的对撞能量下取得包括发现希格斯玻色子在内的新发现。
不过希格斯认为，发现希格斯玻色子未必一定需要大型强子对撞机的帮助。
他说，迄今已运行多年的美国费米实验室的万亿电子伏特加速器（Tevatron）可能已经获得了希格斯玻色子存在的数据，“这是可能的……希格斯玻色子的身影可能已存在于他们获得的数据中了，只是还没有从数据分析中找到而已”。
新闻资料粒子物理学的“圣杯”——希格斯玻色子人们早已发现，自然界中物体之间千差万别的相互作用，可以简单划分为4种力：即引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射衰变的弱作用力。
在爱因斯坦的相对论解决了重力问题后，人们开始尝试建立一个统一的模型，以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子。
经过长期研究和探索，科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论，它把基本粒子（构成物质的亚原子结构）分成3大类：夸克、轻子与玻色子。
“标准模型”的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的“家园”。
但是这一“家园”有个致命缺陷，那就是该模型无法解释物质质量的来源。
为了修补上述理论大厦的缺陷，英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在，并进而预言了希格斯玻色子的存在。
假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源，是电子和夸克等形成质量的基础。
其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。
尔后所有的粒子在除引力外的另3种力的框架中相互作用，统一于“标准模型”之下，构筑成大千世界。
“标准模型”预言了62种基本粒子的存在，这些粒子基本都已被实验所证实，而希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子。
因此，寻找该粒子，被比喻为寻找粒子物理学领域的“圣杯”。
寻找上帝粒子——Higgs boson一、Higgs boson的前世今身从上世纪初的兴起和繁盛，粒子物理学在50年代经历了一个短暂的困难时期，几乎当时已经应用的理论都遇到了很大的问题，这些困惑激励着物理学家们给出新的解答，从60年代开始，基于杨-米尔斯的非阿贝尔规范场理论，逐步构建完成了现代的标准模型理论（the Standard Model Theory）。
今天，标准模型早已成为粒子物理学的主流理论，它的很多预言不断为一个又一个激动人心的实验成果所证实。
标准模型是一套描述强作用力（the strong nuclear force）、弱作用力(the weak nuclear force)及电磁力(the electromagnetic force)这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。
它属于量子场论的范畴，但是没有描述重力。
标准模型包含费米子及玻色子两类-费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理的粒子；玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容原理。
简单地说，费米子组成物质的粒子，而玻色子负责传递各种作用力。
电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为一。
这些理论都基于规范场论，即把费米子跟玻色子配对起来，以描述费米子之间的力。
由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变，所以这些中介玻色子就被称为“规范玻色子”。
标准模型所包含的玻色子有：负责传递电磁力的光子；负责传递弱核力的W及Z 玻色子；负责传递强核力的8种胶子。
Higgs boson，也是一种玻色子，然而它与上述这些规范玻色子不同，Higgs boson 负责引导规范变换中的对称性自发破缺，是惯性质量的来源，因此并不是规范玻色子。
杨-米尔斯方法无论应用到弱还是强相互作用中所遇到的主要障碍就是质量问题，由于规范理论规范对称性禁止规范玻色子带有任何质量，然而这一禁忌却与实验中的观测不相符合，如果不能解决质量问题，将使得整个研究失去基础。
一开始人们试图通过自发对称破缺机制，即打破规范理论中对拉氏量对称性的严格要求，使得物理真空中的拉氏量不再满足这种对称性，然而到了1962年，每一个自发对称性破缺都被证明必定伴随着一个无质量无自旋粒子，这无疑也是不可能的。
1964年，英国物理学家希格斯（Higgs）解决了这个问题，使得自发对称性破缺发生时，那个无质量无自旋粒子仍然存在，但它将变成规范粒子的螺旋性为零的分量，从而使规范粒子获得质量。
这一方法被今天的标准模型所借鉴，标准模型通过引入基本标量场——Higgs场来实现谓Higgs机制。
通过Higgs场产生对称性破缺，同时在现实世界留下了一个自旋为零的Higgs boson粒子。
这样我们也就明白了为何希格斯粒子如此重要的原因，可以说它是整个标准模型的基石，如果希格斯粒子不存在，将使整个标准模型失去效力。
而LHC就是为了寻找Higgs是否存在而设计的，这个拥有前所未有的规模的大计划拉开了粒子物理的新篇章，关系到Higgs的存在与否，人们异常关注它的动态。
二、踏上寻找Higgs boson的漫漫征程LHC是西欧核子研究中心（CERN）正研发致力于寻找Higgs boson的大型质子-质子对撞机（Large Hadron Collider ），之所以引人注目的是它的规模，位于法国与瑞士边境交界处地下周长27公里的环形加速器，经过20年的准备和筹划，投资数十亿欧元，拥有来自世界各地的6000余位专家，共有ATLAS（A Toroidal LHC ApparatuS），CMS （Compact Muon Solenoid），ALICE（A Large Ion Collider Experiment ）和LHCb 四个探测器单元。
主要捕获并分析碰撞后的碎片，除了Higgs，寻找超对称粒子（sparticles）和其它可能的新物理，研究电弱对称性破缺机制也是LHC的重要目标。
从能量来看，单它的质心系能量就达到惊人的14 TeV( electron-volts)，并可使每秒发生数十亿次的质子对撞，这是前所未有的，目前拥有最高能量对撞的是美国费米实验室的Tevatron加速器，使质子-反质子对撞能量达到2 TeV，虽然14 Tev的能量不超过14只飞行中的蚊子的能量，但当它集中在如此小的体积时就使实验中的能量密度是惊人的，也是目前在实验室中所能产生的最高的，拥有如此的优势，LHC的前景极为可观，人们均把寻找Higgs的希望寄予它，然而寻找Higgs的主要希望在ATLAS和CMS两个探测器，这两个探测器的就是为寻找Higgs而设计，针对碰撞后的碎片进行彻底而仔细的分析，从中去捕捉Higgs存在最细微的证据，当LHC开始运作时，大量的（数量级）质子直接被加速到7 TeV，当质子接近探测器时由于电磁场作用而相互集中，以提高对撞的几率，按照如此，每次粒子束经过时约有20个质子碰撞，大多数只是擦过，很偶然的情况下会有两个相对运动的质子中的夸克对撞，对撞释放能量之大足以产生大量新粒子，包括Higgs和超对称粒子，如果它们真的存在。
然而问题的复杂之处在于Higgs和超对称粒子极不稳定，它们瞬间即可衰变为标准模型里的普通粒子，所以只能从探测器所得的它们的衰变产物中去推断其存在与否，由于粒子运行速度基本等于光速，粒子通过整个ATLAS探测器仅用时30 ns，而紧接着另一批由于碰撞而产生的粒子则在25 ns后到达，然而情况不容乐观，每次碰撞的碎片中包含着1000多种粒子，而其中每一种粒子都必须进行分析以重新构建最初碰撞时的情景无论是发现Higgs的存在还是排除Higgs存在的可能性，都是LHC的首要任务，因此ATLAS似乎就是针对寻找Higgs而设计的。
只有找到Higgs的衰变产物才能肯定它的存在，而Higgs的衰变途径有很多种，每种衰变类型与Higgs的质量有关，但是Higgs的质量依然未知，从先前实验我们认为Higgs的质量必须高于114 ，同时理论要求它的质量小于1 ，如果Higgs有一个相对低的质量（120 左右），它会衰变为一个底夸克和一个反夸克，不幸的是，要把它们和其他夸克区别开非常困难，一个低质量的Higgs也会衰变成两个光子，不过这种概率很低，一千次衰变中只发生一次。
如果Higgs拥有较高的质量（180 以上）它极可能衰变为一个W boson和一个Z boson，最容易识别的方式是衰变为一对Z boson，然后衰变为一对电子或介子，由此可以较为容易地得到Higgs。
探测介子对于实验至关重要，当Higgs衰变为一对Z boson后它们分别变成一对介子。
然而数据分析又是另一个挑战，储存所有的数据完全不可能，所以探测器已被设定好会自动选择最重要的数据，大概只有0.25%的数据会被接受，巨型而功能强大的计算机会对数据进行进一步分析，将需要物理学家分析的数据减到最少，大概每秒100个事件，已经比较容易操作。
探测器预计在2007年中期建好，而CERN这个宏伟的探索计划将持续多年，而LHC的先进性将使CERN在粒子物理方面领先10年。
三如果没有Higgs boson？如果LHC没有发现任何Higgs存在的痕迹，人们的确会很失望，但是这绝不意味着LHC是毫无意义的投资，在LHC中质子碰撞时前所未有的巨大能量会把物理学家带进一个未知的新世界，这里有太多可供探索，或许形形色色的“新物理”会被发现，比如超对称（super symmetry）甚至完全未知的新度量，更重要的是：人们相信LHC的发现会有助于解决一个悬而未决的问题——“等级问题（hierarchy problem）”，也是粒子物理学界所遇到的重大挑战之一。
所以不论LHC开始运行后是否得到Higgs存在的证据，我们都受益匪浅，奇幻而美妙的粒子物理世界是如此引人入胜，或许当我们真正发现Higgs时欢欣中有深深的落寞，因为这个世界上最美丽的过程是探索。