“上帝粒子”常見衰變終于被“捕獲”

歐洲核子研究中心28日宣布，在發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”——希格斯玻色子6年后，研究人員終于觀測到它衰變?yōu)楸环Q為底夸克的基本粒子。這一“常見衰變”的捕獲被研究人員看作是探索希格斯玻色子的里程碑。

根據(jù)粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測，約60%的時(shí)間內(nèi)希格斯玻色子都會(huì)衰變成一對(duì)底夸克，也就是6種夸克中第二重的夸克。新的觀測結(jié)果支持了標(biāo)準(zhǔn)模型對(duì)這一“常見衰變”的預(yù)測。研究人員說，如果觀測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)測不符，則會(huì)動(dòng)搖標(biāo)準(zhǔn)模型的基礎(chǔ)并指出新的物理學(xué)方向。

40多年前，科學(xué)家們建立起一套名叫“標(biāo)準(zhǔn)模型”的粒子物理學(xué)理論，但這一理論一直缺少最后一塊拼圖，即希格斯玻色子。這一難以尋覓又極為重要的“上帝粒子”被認(rèn)為是解釋其他粒子如何獲取質(zhì)量的關(guān)鍵。2012年7月，歐洲核子研究中心大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)(LHC)研究人員宣布發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，這是LHC最為顯赫的成績。

研究人員介紹，希格斯玻色子有多個(gè)衰變通道，此次觀測到其常見的衰變通道(衰變?yōu)榈卓淇?絕非易事，主要困難在于質(zhì)子和質(zhì)子的碰撞中存在許多產(chǎn)生底夸克的其他方法，因此很難將希格斯玻色子衰變信號(hào)與相關(guān)干擾隔離開。相比而言，當(dāng)年發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子時(shí)觀察到它不太常見的衰變通道——比如衰變?yōu)橐粚?duì)光子——則更容易從背景中提取。

為提取信號(hào)，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目組ATLAS和CMS各自組合了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的兩次運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果檢測到希格斯玻色子衰變?yōu)橐粚?duì)底夸克。此外，兩個(gè)項(xiàng)目組還在當(dāng)前的測量精度范圍內(nèi)測量到與標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)測相一致的衰減速率。

ATLAS合作發(fā)言人卡爾·雅各布表示，這一最新發(fā)現(xiàn)是探索希格斯玻色子過程中的一個(gè)里程碑，表明ATLAS和CMS實(shí)驗(yàn)對(duì)其數(shù)據(jù)的深刻理解和對(duì)背景的控制已經(jīng)超出了預(yù)期。（新華社日內(nèi)瓦電 記者劉曲）