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希格斯玻色子壽命不長,會很快衰變為質量較小的粒子。借助粒子物理學標準模型(以下簡稱標準模型),科學傢能預測希格斯玻色子可以衰變成哪些不同的基本粒子,“常見”的是衰變為兩個光子。他們還可以估計希格斯玻色子衰變為不同粒子組合的頻率——衰變為一個光子和兩個輕子的情況極為罕見。在最新研究中,超環面儀器實驗(ATLAS)和緊湊繆子線圈實驗團隊正是發現瞭上述罕見衰變的證據。

ATLAS團隊粒子物理學傢詹姆斯·比查姆解釋稱,在這一衰變中,希格斯玻色子很快會變成一個光子和一個“虛擬光子”,“虛擬光子”隨後會立即變成兩個輕子。“虛擬光子”的質量非常小,普通光子則完全無質量。

比查姆補充道:“這兩個輕子‘幾乎手牽手撞到我們的量熱儀上’”,LHC的量熱儀是阻止粒子碰撞產生粒子的工具。當這些粒子被量熱儀阻擋或“吸收”時,科學傢可以發現並研究它們。雖然科學傢此前預測,希格斯玻色子存在這種衰變,但新發現是“此類衰變首個證據”。

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他隨後補充說,“高亮度LHC”擬於2022年3月“王者歸來”,屆時,預計將會產生大量新數據,研究人員有望直接觀察到這種罕見的衰變,詳細研究希格斯玻色子的性質,從而對標準模型進行更嚴格的測試。

研究人員稱,通過研究這種罕見的衰變,他們可以探索超越標準模型的新物理學的可能性。比查姆說,標準模型解釋瞭很多有關物理宇宙的現象,但無法解釋引力和暗物質。

總編輯圈點

這是整個亞原子界最聞名遐邇的小東西,長期以來占據著整個粒子物理學界的研究最中心,這一點,無論希格斯玻色子被發現之前還是之後皆如此。“希格斯粒子的發現不是粒子物理的終結,而是新物理的開端”,今天的這項研究,就很好的驗證瞭這句話。盡管從現在的實驗我們還無法捕捉到這背後的新物理是什麼,不過已然可看到一個華麗精致的理論通過實驗加以證實,再衍生出瞭新的理論和技術,最終,其還將再次走出實驗室,幫助科學傢去開啟更雄心勃勃的時代。

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