今日視點

　　12月13日下午，歐洲核子研究中心(CERN)參與超環面儀器(ATLAS)和緊湊渺子線圈(CMS)探測實驗的科學家們宣佈，他們首次發現了被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子存在的“線索”，但未獲得直接證據。目前，最新發現並不滿足一項“確鑿的科學發現”所要求的嚴苛的科學標準，因此，希格斯玻色子是否真的存在，答案要等到2012年年底才會揭曉。

　　猶記得一週前，他們宣稱“一週後公佈結果”；今天，又説“結果明年底揭曉”。歐洲核子研究中心踏踏實實地拿捏了一把大眾的胃口。

　　“上帝粒子”或已“現身”

　　據英國《新科學家》網站12月13日報道，歐核中心的科學家們宣稱，“上帝粒子”可能已經在大型強子對撞機(LHC)內“現身”。LHC所包含的ATLAS和CMS兩大著名的探測器已經探測到了一種輕量希格斯粒子的線索，如果結果獲得證實，將填補標準模型上唯一缺失的一塊。

　　更令人興奮的是，這種質量約為125Gev/c(Gev/c是基本粒子質量的一個單位，其中Gev是10億電子伏特，c是光速的平方)的希格斯粒子也將為科學家們開創新的研究領域，因為質量非常輕的這種粒子至少需要另外一類新粒子來讓其保持穩定。CMS小組的發言人吉多托內利表示：“因此，這個令人興奮的新發現將會引來一系列新發現。”

　　自從科學家們于上世紀60年代提出標準模型理論以來，在描述粒子和原子如何相互作用方面，標準模型一直非常成功，但美中不足的是，標準模型上還有“缺失的一環”，那就是，科學家們一直無法證實希格斯玻色子是否真的存在。科學家們認為，希格斯粒子是萬物的質量之源，但問題在於，標準模型不能預測希格斯粒子本身的重量。因此，多年來科學家們一直在不同的粒子對撞實驗中搜尋最簡單、最普通的希格斯粒子。一系列實驗已經將其質量限定在115Gev/c到141Gev/c之間。

　　今年，ATLAS和CMS這兩台探測器實施了總能量高達7萬億電子伏特的質子束流對撞，這是迄今最高能量的質子束流對撞實驗，科學家們希望在碎片中發現希格斯玻色子的蹤跡。

　　13日下午，托內利和ATLAS探測器小組的負責人法比奧拉吉亞諾蒂分別公佈了實驗結果。ATLAS小組將這種希格斯粒子的質量限定在115Gev/c到131Gev/c之間；而CMS團隊則認為這種希格斯粒子不會比127Gev/c更重。

　　更令人興奮的是，ATLAS發現了一種質量為126Gev/c的希格斯粒子的線索；CMS則發現了一種質量為124Gev/c希格斯粒子的線索。兩個實驗幾乎觀察到同一質量希格斯粒子的線索，這在科學史上尚屬首次。托內利説：“ATLAS小組的結果對我們來説非常重要，我們採用不同的方法，得到了幾乎同樣的結果，真可謂是殊途同歸。”

　　希格斯粒子可能會出現在LHC內高速質子對撞産生的殘骸中，但無法被直接看到，因此科學家們採用的替代方法是，觀察不同質量的希格斯玻色子衰變産生的更輕的粒子和質子束流，由於普通粒子也會産生同樣的衰變産物，搜尋希格斯粒子的科學家們會在探測器中尋找某些産物出現的“可疑的超出額”。

　　證據仍然不足

　　儘管兩個實驗團隊都在同樣的質量附近看到了某些産物出現了超出額，但是，要想宣稱這是一項新發現仍然證據不足。因為實驗需要達到5西格馬水平的統計顯著性(結果出現統計誤差的概率不足百萬分之一)，科學家們才能宣佈其為真正意義上的正式發現。現在，ATLAS實驗觀察到的質量為126Gev/c的希格斯粒子的統計顯著性為2.3西格瑪；CMS實驗觀察到的質量為124Gev/c的希格斯粒子的統計顯著性為1.9西格瑪。吉亞諾蒂表示：“顯然，距離我們得出確鑿的結論還有點為時尚早。”

　　儘管標準模型無法直接預測希格斯玻色子的質量，但它確實能預測粒子如何同希格斯粒子，尤其是産生弱核力的W和Z玻色子相互作用。此前的研究發現，W和Z玻色子的質量分別為80.5Gev/c和91.2Gev/c。鋻於這些粒子相互作用的方式，希格斯粒子的質量可能介於115Gev/c到130Gev/c之間。諾貝爾獎獲得者、麻省理工學院的科學家弗蘭克維爾切克表示，質量位於125Gev/c左右的希格斯粒子“正是我們所尋找的希格斯玻色子”。

　　將誕生新的物理學

　　這個質量也為超越標準模型的物理學鋪平了道路。托內利説，因為微妙的量子力學效應表明，一個輕量的希格斯粒子需要一個更重的同伴粒子“作為護衛讓其保持穩定”，否則，誕生粒子的量子真空將不穩定，如此一來，宇宙早就分崩離析了。如果希格斯粒子的重量非常輕，今天的事實就表明，至少存在著一類超越標準模型的特殊粒子。

　　維爾切克認為，這是一個好消息，它將可以擴展標準模型的數學等式。希格斯玻色子或許能將強核力和弱核力同電磁力結合起來；希格斯玻色子也可能是所謂的暗物質。

　　參與ATLAS和CMS的物理學家將梳理更多數據以便證實這一輕量希格斯粒子的存在是否能站得住腳。托內利認為，這兩組數據結合起來考慮有望將實驗結果的統計顯著性強化到3.7西格瑪和3.9西格瑪之間。

　　科學家們表示，如果LHC一直很好地工作，兩個實驗將獲得足夠多的數據，並於2012年年底證實或者否認這種最簡單的希格斯粒子是否真的存在。若實驗結果證實希格斯粒子根本不存在，也將會是令人震驚的新發現。如果目前的信號消失，那麼，物理學家們將要等到2015年LHC重新獲得能量，以便尋找其他能夠給予粒子質量的粒子或現象，而不需要再搜尋希格斯粒子。吉亞諾蒂表示：“可能會有其他事物起作用，我們將密切關注。”