希格斯场理论或隐藏五种以上的“上帝粒子”

希格斯场理论或隐藏五种以上的“上帝粒子”科技前沿腾讯科学2013-04-15 08:07
[导读]物理学家认为当前的粒子理论还预言了五种甚至更多的不同质量希格斯玻色子，2015年LHC重启后将继续寻找“隐藏的上帝粒子”。

腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，位于日内瓦边境的大型强子对撞机已经发现了希格斯玻色子的信号，但是其质量区间却与宇宙的命运息息相关，最新的研究结果显示，我们的宇宙可能将面临死亡的命运。

希格斯玻色子的发现事件是真实的，紧凑μ子线圈的数据显示质量为125.3 GeV，超环面仪器（ATLAS）探测到的质量为126.0 GeV，面对这一结果，物理学家们十分谨慎地进行验证其是否为希格斯玻色子。

超环面仪器内部探测器的跃迁辐射跟踪器图像，其可识别并跟踪带电粒子
到目前为止，希格斯玻色子被认为可解答基本粒子如何具有质量之谜，是标准模型预言的最后一种粒子，在4月份举行的美国物理协会会议上，物理学家认
为不排除未来可能会发现其他希格斯玻色子。

根据麻省理工学院物理学家马库斯·克卢特介绍：“事实上希格斯场是一种更加复杂的理论模型，这些理论预言了五种甚至更多的希格斯玻色子，它们的质量并不相同。

”
今年3月，物理学家证实了希格斯玻色子的存在，其质量大约是126倍质子质量，符合标准模型的预测，而标准模型在粒子物理学中居于主导地位，描述了强、弱力与电磁力三种基本力的粒子理论。

在标准模型中，希格斯玻色子与希格斯场存在关联，根据标准模型预测，希格斯场存在于宇宙空间中，一种基本粒子都会对应着与之相适应的量子场，而希格斯玻色子对应的量子场就是希格斯场。

由于希格斯场的存在，原本没有质量的基本粒子可以从中获得能量，由这些能量再转换为质量，因此粒子通过遍布宇宙中的希格斯场时就像穿过“海洋”，使粒子受到“阻力作用”，这就是物理学家所寻找的万物质量之谜。

到了2015年，升级后的大型强子对撞机将获得更多的能量，科学家将寻找不同质量的希格斯玻色子。

斯坦福大学物理学家迈克尔·佩斯金认为我们将继续这场寻找万物质量之源的游戏，这或者仅仅是个开始。

最新数据分析：“上帝粒子”的存在获新证据
新华网吴陈王昭2013年03月14日22:51
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[导读]欧洲核子研究中心（CERN）3月14日发布公告称，对更多数据的分析显示，该中心去年宣布发现的一种新粒子“看起来越来越像”希格斯玻色子。

去年7月4日CERN宣布，该中心的两个强子对撞实验项目——ATLAS和CMS发现了同一种新粒子，它的许多特征与科学家寻找多年的希格斯玻色子一致。

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物理学标准模型预言了62种基本粒子的存在，其他粒子都已被实验所证实，只有希格斯玻色子未得到确认。

由于它极其重要又难以找到，故被称为“上帝粒子”。

根据最新公告，科学家分析了比去年的研究多两倍半的数据，计算新粒子的量子特性以及它与其他粒子之间的相互作用，结果“强有力地表明它就是希格斯玻色子”。

但CERN表示，目前还无法判断它到底是标准模型中的希格斯玻色子，还是其他理论预测的好几个最轻的玻色子的组合。

要弄清这个问题，还需要大型强子对撞机搜集更多数据，对各种衰变模式进行分析，“找到这个答案需要时间。

”
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。

对这一重大发现做出重大贡献的大型强子对撞机已于今年2月中旬进入第一次长期停机维护，CERN将对包括大型强子对撞机在内的整个系列加速器装置进行维护和升级。

停机期间很多实验工作将继续进行，其中包括对大型强子对撞机收集的新粒子数据进行分析。

大型强子对撞机预计于2015年再次启动，届时其对撞能量将提高到设计最高能量——每粒子束流7万亿电子伏特。

“上帝粒子”发现六大影响：宇宙或面临末日
腾讯科学2013年03月21日08:07
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[导读]LHC粒子对撞结果被确认是希格斯玻色子后，科学家认为该粒子的发现将对当今宇宙产生六大影响，时空的计算方法暗示数十亿年后将出现宇宙末日。

腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，欧洲大型强子对撞机的科学家在发现疑似希格斯玻色子信号后就开展了相关验证工作，最近取得了突破性的发现。

物理学家们在3月14日宣布，去年发现的疑似信号就是希格斯玻色子，长久以来科学家们一直认为该粒子在解释物质获取质量的机制中扮演着重要角色。

发现希格斯玻色子的大型强子对撞机位于瑞士与日内瓦边界，有一条埋藏在地下长达27公里的环形加速通道。

希格斯玻色子的发现是标准模型的最后一块拼图，物理学家认为确认了希格斯玻色子将对物理学界产生六大深远影响：
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大型强子对撞机进行的CMS试验，在发现疑似希格斯玻色子信号后科学家就开始确认其是否就是寻找中的“上帝粒子”
1.质量的起源之谜
科学家此前认为质量的起源之谜与希格斯玻色子有关，弥漫在宇宙中的希格斯场是假定中的量子场，基本粒子与希格斯场之间的相互作用时获得了质量。

LHC对撞机ATLAS探测器试验物理学家吉马良斯达科斯塔认为如果没有这个机制，那么一切事物都是无质量的。

希格斯玻色子的确认也证明了希格斯机制的正确性。

2.标准模型的最后一块拼图
标准模型在粒子物理学中占据了统治地位，根据其预言的粒子均已被发现，唯独希格斯玻色子还未被发现。

ATLAS探测器研究员乔纳斯斯特兰德贝格认为
LHC的发现结果将得到确认，我们现有的粒子物理理论是正确的。

到目前为止，希格斯玻色子似乎与标准模型的预言相匹配，但是即便是标准模型，依然被认为是不完整的，比如其“遗漏”的暗物质这个重要的角色，而宇宙中暗物质占据了近98%，我们目前所看到的星系团等天体仅仅是极小一块可见的物质。

3.电弱作用力的证明实验前进了一大步
弱相互作用与电磁作用合并成电弱相互作用，两种作用力也被统一为电弱作用力，希格斯玻色子的发现有助于解释宇宙中的“根本力量”。

在此之前，科学家通过欧核中心超级质子同步加速器（SPS）发现了W和Z玻色子，证实电弱相互作用的存在。

如果引入希格斯场，那么两种玻色子就可以混合在希格斯场中而获得了质量。

这就解释了W和Z玻色子为什么会有质量的疑问，此外还统一了电磁和弱相互作用，因此希格斯场将这两股主要的基本力“联合”了起来。

4.揭开宇宙中超对称之谜
费米子与玻色子之间的对称性一直以来是物理学家们研究对象，而希格斯玻色子的发现也对超对称理论产生了影响。

超对称理论具有强大的吸引力，可以帮助统一其他自然力量，甚至还可以接纳暗物质粒子。

但是，到目前为止，科学家们并没有发现任何迹象可暗示超对称粒子存在。

5.验证大型强子对撞机
大型强子对撞机是目前世界上最强大的粒子加速器，其造价达到100亿美元，隶属于欧洲核子研究中心，在此之前，它的主要目标之一就是寻找希格斯玻
色子。

科学家认为粒子加速器有助于我们在量子水平上认为质量的来源，来自世界各地的大学和实验室的物理学家们已经工作了数十年，同时也验证了科学家彼得·希格斯等在1964年首次提出的希格斯机制的正确。

6.希格斯玻色子的发现意味着宇宙末日吗？
希格斯玻色子的发现打开了新的计算方法，有研究人员称宇宙将在数十亿年后面临一场大灾难。

希格斯玻色子的质量是时空计算方法的一个重要组成部分，伊利诺伊州费米国家加速器实验室理论物理学家约瑟夫·莱肯认为根据这计算结果，可以预见在未来数十亿年后宇宙将面临一场大灾难。

这可能是我们所处的宇宙本质上就是不稳定的。

科学家进一步确定：他们发现的就是上帝粒子
腾讯科学2013年03月19日08:10
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[导读]欧洲核子研究委员会（CERN）的科学家们初步确定他们在去年7月发现的微粒就是希格斯玻色子，但是具体属于哪一种仍然需要进一步研究。

腾讯科学讯（过客/编译）去年7月，欧洲核子研究委员会（CERN）的科学家们宣称，已经使用大型强子对撞机发现了一种与希格斯玻色子属性相一致的微粒。

希格斯玻色子是目前描述宇宙所有微粒质量的物理模型。

尽管那一发现非常令人兴奋，但是CERN的科学家们对于做出最终结论有所迟疑。

事实上，甚至在他们的发现被同行发表的评估论文所接受之后，他们也把这种微粒描述为“与希格斯玻色子相似的微粒”。

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欧洲核子研究委员会（CERN）不再犹豫不决。

他们宣称2012年7月描述的这种微粒事实上就是希格斯玻色子。

然而，在周四的时候CERN不再犹豫不决。

他们宣称2012年7月描述的这种微粒事实上就是希格斯玻色子。

发言人Joe Incandela在一份声明中说道：“对2012年所有数据的初步分析结果是非常了不起的，而且对于我来说，很显然我们发现的就是希格斯玻色子，但是我们仍然有很长的一段路来了解它是什么类型的希格斯玻色子。

”
为了做出最终决定，研究人员对数据集进行分析来了解7月份发现的玻色子的量子属性是否与目前物理学预计的属性相一致。

在使用了两种不同的探测设备进行测试之后最终确定，这种微粒具有那些属性。

发言人戴夫-查尔顿在一份声
明中说道：“完美的新结果代表了许多具有献身精神的人们所作出的巨大努力。

他们指出新微粒具有标准模型中希格斯玻色子的自旋宇称。

”
这并非希格斯粒子研究之路的终点，这只是开始。

CERN和其它机构的科学家们进行了多年研究来更多的了解这种微粒和它的属性，以及它会对物理学产生什么样的影响。

这或许是一种里程碑式的发现，但是我们仍然要进行许多探索。

高清：赏析寻找“上帝粒子”的超级机器
跟踪器被装入到紧凑渺子线圈（跟踪器仍然被运输包装所包裹）。

腾讯科学讯（过客/编译）在上个月，经过对大型强子对撞机（LHC）不断试验收集到数据进行分析之后科学家们宣称，发现与希格斯玻色子相符合的一种新粒子，这是一种亚原子粒子也就是人们俗称的“上帝粒子”。

经过多年的设计和建设，大型强子对撞机在2008年首次开始在长达27公里（17英里）的地下隧道发射质子。

四年后，大型强子对撞机在希格斯玻色子的发现当中所扮演的角色为粒子物理学的标准模型弥补了一个最终的缺失部分，这一部分可以解释另外的无质量亚原子微粒如何获得质量。

这里的照片展示的
是这台价值40亿美元的巨大机器的建造过程，它让我们如此紧密的融入到亚原子的世界当中。

我们能够看到8条环形磁铁围绕着稍后将被移入到探测器中央的热量计。

这个热量计将测量质子在探测器中心碰撞后所产生的粒子能量
2007年5月29日，庞大的环形磁铁端盖被从180号楼运送到ATLAS试验仪器的1号位置。

2011年1月，将热量计移动到ATLAS洞穴的A区一侧。

历史性时刻：2008年6月16日关闭大型强子对撞机（LHC）的光波管环。

2007年2月16日。

ATLAS实验使用的一个端盖热量计将使用一段铁轨来进行移动。

这种热量计将用来测量两个质子碰撞时轴线附近所产生的微粒能量。

它要在一个低温恒温器内保持低温，以使探测器能够以最大效率工作。

2006年8月23日，工程师和技术人员在仔细的调整并安装ATLAS中心的内部探测器。

2000年2月22日，ATLAS洞穴中的土木工程建设。

这个洞穴最终将成为ATLAS探测器试验的地方，该仪器也是欧洲核子物理研究所的大型强子对撞机的一部分。

1997年10月28日，工作人员为欧洲核子物理研究所的ATLAS仪器安装瓷片热量计的各个阶段。

ATLAS（大型强子对撞机的一种环形仪器）是大型强子对撞机用于试验的七大粒子探测器之一。

2007年1月19日拍摄的无尘室中紧凑渺子线圈（CMS）追踪器外筒的景象。

CMS是具备多种用途的检测器，是大型强子对撞机（LHC）的一部分，而且能够用于14万亿伏特下粒子碰撞的许多方面研究。

2007年5月31日，欧洲核子物理研究所隧道中靠近瑞士日内瓦的部分大型强子对撞机。

负责ATLAS合作的技术人员米歇尔-马休正在为ATLAS电磁热量计的首个端盖进行接线，它将被插入到低温恒温器中。

数百万根导线连接到电磁热量计的端盖上，这个端盖必须小心的从探测器中取出来进行数据读取。

探测器上的每一元件都要连接到其中的一条导线上，这样就能够创造端盖完整的数字示意图。

2007年7月18，拍摄的是紧凑渺子线圈象素条进行综合测试的照片。

2006年10月19日，在紧凑渺子线圈无尘室中安装追踪器的内筒（内部磁盘）上半部分的照片。

大型粒子对撞试验（ALICE）光子能谱仪的模块之一。

大型强子对撞机的第一模块上有3584块钨酸铅晶体，钨酸铅晶体拥有玻璃的光透度但却有着更高的密度，而且能作为闪烁计数器，当被一颗入射的粒子击中之后会发出闪光。

2008年10月3日，一位科学家在欧洲核子物理研究所（CERN）大型强子对撞机（LHC）的计算机网络中心进行修理。

这个网络中心是33个国家的140个数据处理中心之一，参与网络处理项目。

每年从大型强子对撞机中数亿亚原子粒子撞击所收集到的数据就超过1500万G。

2005年11月11日，研究人员正在对ATLAS试验仪器的半导体追踪管进行精密加工。

这些精密部件的所有工作都必须在一间无尘室中进行，这样空气中的杂质比如说灰尘就不会污染探测器。

这个半导体追踪装置将被安装在ATLAS试验仪器的靠近中心区域的管中来探测质子间碰撞所产生的粒子路径。

2008年2月15日，将两个ATLAS仪器介子小轮中的一个落放到洞穴中。

这个隧道位于地下175米深（574英尺）的地下。

照片中展示的是紧凑渺子线圈洞穴所拥有的惊人空间：长53米，宽27米，高25米
2006年2月22日，ATLAS试验内部探测器组装的一个重要里程碑。

半导体追踪器（SCT）以及跃迁辐射跟踪器（TRT）是ATLAS内部探测器三大主要部件中的两个部件。

它们将共同帮助探测大型强子对撞机开启时所产生粒子的碰撞轨迹。

2005年5月17日。

完全装配好的电磁热量计是一座高6米宽7米的墙，由闪烁计数器、光导纤维和导线共计3300个模块组成。

当2008年大型强子对撞机启动的时候，这面巨墙将对质子间碰撞所产生的离子能量进行测量。

光子、电子和正电子将穿过这些模块中的多层面板，并通过粒子雨的形式将它们的能量存贮在探测器中。

2005年5月17日。

完全装配好的电磁热量计是一座高6米宽7米的墙，由闪烁计数器、光导纤维和导线共计3300个模块组成。

当2008年大型强子对撞机启动的时候，这面巨墙将对质子间碰撞所产生的离子能量进行测量。

光子、电子和正电子将穿过这些模块中的多层面板，并通过粒子雨的形式将它们的能量存贮在探测器中。

2007年，ALICE实验仪器内部跟踪器的集合体。

欧核中心寻找“上帝粒子”或揭宇宙三大谜团
超导环场探测器（ATLAS）的对撞数据图像
腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，来自美国爱荷华州立大学的十位物理学家近日在一篇论文上描述了超导环场探测器（ATLAS）在大型强子对撞机寻找希格斯玻色子项目中如何探测到新的未知粒子，从希格斯玻色子开始，物理学或将开启一个新的时代。

爱荷华州立大学的顶尖物理学家有些工作于欧洲核子研究中心及其超导环场探测器，很明显在这份研究报告中他们显得相当自豪，毕竟很少有人预计自2009年11月大型强子对撞机重新启动的三年后我们发现了与理论上希格斯玻色子行为最为相符的新粒子。

2. 大型强子对撞机超导环场探测器与紧凑μ子线圈
图中描述的是来自大型强子对撞机超导环场探测器的数据图像，绿色的线条显示了电子轨道，而一个夸克和一个反夸克组成的介子轨道则显示为红色，它们要比电子重一些。

本张图像来自2012年6月18日欧洲核子研究中心超导环场探测器质子-质子对撞过程。

物理学家们认为该事件即是我们长期以来寻找到希格斯玻色子的证据。

欧洲核子研究中心（CERN）位于瑞士日内瓦西部梅汉地区，与法国边境接壤，在发现与希格斯玻色子特征极为符合的新粒子后，该研究中心的科学家认为未来的发现可能会更加令人兴奋。

物理学和天文学教授吉姆·科克伦（Jim Cochran）认为如果我们发现了希格斯玻色子，最令人失望的结果也会变成相当令人兴奋的，我们希望将要发现的新物理事件超出了标准模型，这很明显意味着是一个绝对巨大的发现。

3. 超导环场探测器正在进行质子-质子对撞实验
而另一位物理学和天文学教授索伦·普雷尔（Soeren Prell）认为粒子物理的标准模型以及告诉物理学家们很多关于希格斯玻色子的信息，根据亚原子粒子理论，宇宙中的希格斯场中基本粒子之间相互作用而获得了质量，基本粒子通过希格斯机制控制下的场变成了具有质量的粒子，该过程中也会产生希格斯玻色子。

粒子物理的标准模型以及基本粒子间的相互作用显得比较清晰，但这并没有告诉物理学家们希格斯玻色子的质量，该粒子是一种被喻为“上帝粒子”不带电荷、具有质量的新粒子。

4.超导环场探测器作为大型强子对撞机的子实验
根据大型强子对撞机超导环场探测器的对撞结果，科学家们解释了一个新的粒子出现在126.0 GeV/c2质量点上，标准差为5.9。

研究论文中提到该粒子符合标准模型关于希格斯玻色子的产生和衰变机制，物理学和天文学教授索伦·普雷尔认为将来我们还有很多研究需要继续，确定物理学家们发现了什么，如果该粒子确实是希格斯玻色子，那么物理学家们还是需要收集更多的数据和进行更多的对撞研究，以最终确定该粒子的精确质量以及掌握它的其他属性。

根据物理学和天文学助理教授陈春晖（Chunhui Chen）介绍：“我们想要强调的是发现与标准模型中性质极为符合的新粒子（希格斯玻色子）是一项巨大的成就，但同时我们也希望在未来的对撞机实验过程中发现更多有趣的东西。

”比如未来欧洲核子研究中心大型强子对撞机实验将试图解释主宰早期宇宙中的反物质之谜，反质子减速器（AD）就是研究反质子的物理特性以及形成反物质的行为；构成当今宇宙84%的神秘暗物质，这些看不见的物质只会在引力场效应中得以察觉到，我们无法通过电磁波进行探测其是否存在；揭开引力为什么如此脆弱的问题。

5. 超导环场探测器是大型强子对撞机七大实验探测器之一
根据一位已经退休的物理学和天文学研究人员W.托马斯·迈尔（W. Thomas Meyer）介绍：“大型强子对撞机对粒子物理以及宇宙演化问题的研究可能真的会陷入科幻小说中，比如隐藏的维度，第四代夸克和轻子等。

”科学家认为未来十年至二十年高能物理将会出现非常令人兴奋的结果。

在2009年大型强子对撞机进行维修以及年度测试后，物理学家和工程师们升级了大型强子对撞机，使得在2010年3月首次进行的粒子对撞实验中每束碰撞质子达到了7 兆电子伏特(TeV)，在2014年末和2015年初的时间内，爱荷华州立大学的研究人员期望有更多的机会开启新的物理学进程。

6.从内部看重达7000吨的超导环场探测器
索伦·普雷尔教授认为我们花更多的精力用于在对撞实验中发现新的物理事件，这要比仅仅在相同能量水平上收集更多的数据要好很多。

正如爱因斯坦发现的质能方程，更多的能量更同于对撞过程中质量较大的粒子，如果仅仅在同一能量上收集数据，那么我们将错过对新粒子的发现。

随着粒子物理中对撞机的能量越来越高，爱荷华州立大学的顶尖物理学家们将继续为大型强子对撞机的发现实验做贡献，物理学和天文学教授吉姆·科克伦将协助管理超导环场探测器实验，索伦·普雷尔教授将负责超导环场探测器最内层的硅像素探测器的软件维护，物理学和天文学助理教授陈春晖位于美国能源部下属的伊利诺伊州阿贡国家实验室开发新的技术来寻找新物理学。

7. 2011年12月超导环场探测器寻找希格斯玻色子的数据结果
物理学和天文学研究人员W.托马斯·迈尔主要进行演讲和解释大型强子对撞机中的高能物理原理，另一位爱荷华州大学物理学和天文学教授艾利·罗森伯格（Eli Rosenberg）与欧洲核子研究中心超导环场探测器以及美国能源部存在项目上的合作，此外还有爱荷华州大学博士后研究协会、研究生和本科生参与了大型强子对撞机的实验工作。

此外，爱荷华州大学的物理学家们正在建立阿贡国家实验室和布鲁克海文国家实验室之间的合作。

物理学家们认为没有这些协作很难从高能物理实验中获得实际经验，而欧洲核子研究中心的大型强子对撞机正是汇聚了各大研究机构的顶尖物理学家，由希格斯玻色子开始，他们或将开启一个新的物理时代。