当超快质子流碰撞时,可能会在最短暂的瞬间突然出现衰变成较轻的粒子。
在那一刻,物理学家可以向后推算宇宙中最重要但又最难以捉摸的粒子的质量。。
在使用大型强子对撞机(LHC)计算出令人难以置信的质子碰撞次数后,物理学家现在对这一至关重要的特性有了迄今为止最精确的数据。
第一的七月报道,最新的测量数据来自四年期间,其中约 900 万个希格斯玻色子粒子预计是在大型强子对撞机(LHC)上产生的,大型强子对撞机是世界上最大、最强大的粒子对撞机。 但只有一小部分希格斯粒子被实验观察到。
尽管如此,对于一个致力于该研究的国际研究团队来说,这已经足够了。阿特拉斯实验是大型强子对撞机的两个探测器之一,用于获得迄今为止最精确的希格斯玻色子测量的质量。
希格斯粒子是一个相当令人困惑的粒子:它产生于一个量子场,散发到整个宇宙,赋予其他基本粒子其质量。
虽然物理标准模型中的其他粒子的质量可以从理论中推导出来,但物理学家需要通过实验相对盲目地摸索才能确定希格斯粒子的质量。
鉴于测量对于理解其他粒子相互作用的重要性,进行精确测量非常重要。
它自身相对较大的质量使得观测希格斯玻色子成为可能要求相当高,然而目前对希格斯粒子质量的测量是根据预测,比模型显示的要多。
虽然这些差异尚未解决,这些最新的测量结果完善了我们对希格斯玻色子质量的最佳估计,这影响如何与其他粒子以及自身相互作用。
研究人员将基于粒子衰变的几次质量测量与更精确的校准相结合,获得了 125.11 吉电子伏 (GeV) 的希格斯玻色子质量,不确定性为 0.11 GeV。这是从质量 125.35 GeV2019 年精度为 0.12%。
ATLAS 合作组织的成员表示:“这一结果代表了目前对希格斯玻色子质量最精确的测量,在这个基本量上达到了 0.09% 的精度。”在他们的论文中写下。
重要的是,该团队的估计将希格斯粒子质量的统计和系统不确定性降低了一个档次——之前留下的不确定性相当大的解释余地的数据。
进行更精确的测量有助于物理学家测试对并检测可能的偏差——如果存在的话。
例如,就在去年,对 W 玻色子的质量进行了有史以来最精确的测量标准模型仍然是我们关于基本粒子及其相互作用的最佳工作模型。 W 玻色子的质量与模型的预测相差七个标准差,结果出人意料。
像这样的偏差暗示着标准模型之外的一些新的或未知的现象,它并不能解释宇宙的一切。 然而,精确并不意味着准确。 可能是测量结果有误,不是理论。
至于希格斯玻色子,尽管有这些最新的测量结果,物理学家也还没有确定它的特性——甚至还差得远。
首先,希格斯玻色子实际上并不是每次都以相同的质量出现,而是具有可能的质量分布,物理学家将其称为“宽度”。 2022年,科学家改进了他们的估计希格斯玻色子的“宽度”比以往任何时候都更精确。
但是,通过对希格斯粒子的质量进行越来越精确的估计,物理学家正在接近回答有关这个神秘粒子的一些难题,例如:希格斯玻色子是否像标准模型预测的那样与自身相互作用? 它如何与其他粒子耦合?
甚至怀尔德的好奇心包括:是否存在我们尚未发现的不同版本的希格斯粒子,以及希格斯粒子能否成为理解的门户,充满宇宙的神秘物质,但没有人见过?
当然,物理学家仍然于寻找其他粒子这或许可以解释希格斯玻色子令人难以置信的轻盈,自 2012 年希格斯玻色子被发现以来,这一异常现象就一直困扰着他们。
和最近的升级大型强子对撞机现已完成,旨在增加其粒子碰撞的能量和强度,以及未来计划的更多升级,谁知道会出现什么?
该研究发表于物理评论快报。