“根据现有理论预测,应该有60%的希格斯玻色子衰变为底夸克,”
卡瓦莉尔说,她同时也在利用实验结果,革新物理学理论,“发现和理解这个通道至关重要,因为它为我们研究希格斯粒子的行为,比如它是否能与新发现的粒子相互作用,提供了可能性。”

“希格斯玻色子中的一小部分衰变后,可能会产生暗物质粒子,”石溪大学物理学家、希格斯玻色子——底夸克分析小组负责人之一的皮亚克迪奥(Giacinto
Piacquadio)说,“因为希格斯玻色子到底夸克的衰变非常普遍,我们可以用它来约束潜在的、看不见的衰变,也可以用它来直接探索新的物理理论。”

为了探究这个过程,ATLAS和CMS团队将LHC第1次和第2次运行的数据结合起来,然后对数据采取了复杂的分析方法。“,要证明希格斯玻色子衰变称2个底夸克,仅仅找到1个事件是不够的,”参与CMS分析的普林斯顿科学家帕尔默(Chris
Palmer)说,“我们需要分析成千上万的事件,才能阐明这一过程,而这一过程发生在一堆看似相似的背景事件之上。”根据帕尔默的说法,这些欺骗性的背景事件,使得他们几乎不可能仅靠孤立的底夸克分析完成。

“幸运的是,有一些希格斯玻色子会产生可识别的副产品粒子,我们用这些粒子来标记潜在的希格斯玻色子,并将它们与其他物质分离开来。我们的这项分析可以说是一石二鸟,不仅发现了希格斯粒子衰变到底夸克的结果,而且还了解了它的产生机制。

在当前的物理学理论中,希格斯场和标准模型中的所有大质量粒子相互作用,是对亚原子粒子行为的最佳解释。但许多科学家怀疑,希格斯玻色子也可能与标准模型之外的巨大粒子相互作用,比如暗物质。要证明此事,需要大量发现和绘制希格斯玻色子与已知粒子的相互作用,认清这些已知产物,才能探究理论外的事物。

原标题:强子对撞机抓住“上帝”的秘密
科学家成功观测到希格斯玻色子的最常见衰变

经过对实验历经数年的改进,以及新数据源源不断地获得,2个实验团队最终都发现了希格斯粒子衰变到底夸克的证据,超过了作为判断标准的5-sigma统计显著性阈值。2个团队均表示,他们的实验结果与基于标准模型的预测一致。

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“在实验数据中识别和分离底夸克是一个巨大的挑战,需要精确的探测器校准和复杂的底夸克标记,”
皮亚克迪奥说,“多亏了之前多年的工作,我们才得以将分析进行到这一步。”

尽管这种衰变理论已经近乎成为业界共识,但要在实验数据中找到依据,并不容易。每一次质子与质子的激烈碰撞,都会导致亚原子副产品四处飞溅,其中最常见的就是底夸克。这些底夸克会迅速衰变,在探测器中留下大量粒子。追踪这些粒子簇到2个底夸克(然后找出哪1个来自希格斯玻色子)是一项极其精细和复杂的工作。

“希格斯玻色子是我们宇宙的一个组成部分,从理论上讲,它可以给所有基本粒子以质量,”美国能源部费米国家加速器实验室科学家、近来刚被选为欧洲核子研究中心(CERN)
CMS实验副发言人的麦克布莱德(Patty
McBride)说,“但我们还没有确切地证据,证明这个磁场是如何与我们所知的所有粒子相互作用的,或者它是否与可能存在的暗物质粒子相互作用。”

据了解,他们的下一个目标是提高测量的精度,以便以更高的分辨率研究这种衰变模式,探索希格斯玻色子可能隐藏的秘密。返回搜狐,查看更多

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昨天,欧洲大型强子对撞机项目的超环面仪器实验(ATLAS)和CMS团队共同宣布,他们观测到了“上帝粒子”希格斯玻色子在衰变时转变为底夸克的过程。他们预测,这是希格斯玻色子衰变最常见的方式。由于背景噪音与这种微妙的信号非常接近,希格斯玻色子还未能分离出来,不过,这也是在理解希格斯粒子和基本粒子质量获得过程上,迈出的一大步。

(图片来源于Daily Galaxy)

希格斯玻色子的产生的条件非常苛刻,需要在大型强子对撞机进行约10亿次碰撞,才能观测,而且它的寿命极为段在,在它们的能量转化成一连串其他粒子之前,只能存在几分之一秒。由于不可能直接看到希格斯玻色子,科学家们使用这些次级粒子衰变产物来研究它的特性。自从2012年发现希格斯玻色子以来,在其衰变物中,科学家们按照现有理论只能识别出约30%。美国能源部布鲁克海文国家实验室ATLAS物理学家卡瓦莉尔(Viviana
Cavaliere)表示,过去几年,由于希格斯玻色子的衰变速度非常快,抓住它一直是人们的首要任务。

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