这就是希格斯玻色子衰变的过程以及对粒子物理的意义

今日快讯 2019-09-10118未知admin

  在发现希格斯玻色子6年后,物理学家观察到了粒子是如何衰变的,研究人员表示:这对科学家理解粒子物理和宇宙标准模型做出了巨大贡献。2012年物理学家发现了希格斯玻色子(Higgs boson)。希格斯玻色子是由标准模型预测的一种基本粒子,与物体的质量有关。但这一发现并没有标志着希格斯玻色子探索的结束。除了预测希格斯玻色子粒子的存在,标准模型还假设60%的情况下,希格斯玻色子粒子将衰变为基本粒子,即底夸克(b夸克)。

  希格斯玻色子粒子衰变为两个底部夸克的阿特拉斯候选事件,欧洲核子研究中心的物理学家最近观察到这个过程,进一步证实了粒子物理学的标准模型。图片:ATLAS/CERN

  博科园-科学科普:8月28日在欧洲核子研究中心提交的研究报告中,欧洲核子研究中心的ATLAS和CMS合作伙伴表示:已经观察到希格斯玻色子衰变为b夸克。这一发现为标准模型提供了主要支持,该模型对我们如何理解世界和宇宙有很多启示。希格斯玻色子是标准模型中最不为人知的,在很多方面也是最令人困惑的粒子。伊利诺伊大学高能粒子物理学家Jessie Shelton说:观察其衰变到底夸克是我们理解其性质的一个重要里程碑。

  希格斯玻色子粒子的寿命并不长,詹姆斯·比切姆(James Beacham)说:你永远不能把希格斯玻色子拿在手里,但尽管标准模型预测希格斯玻色子死亡后会发生什么,但到目前为止,研究人员还没有观察到粒子衰变为b夸克。看看这个令人兴奋的惊奇吧!对物理学来说是具有里程碑意义的一天。ATLAS和CMS观察希格斯玻色子的底夸克在5σ水平。在90年代/00年代,在大型强子对撞机的计划中,不清楚我们是否会看到这种b/c,这真的很困难。

  阿特拉斯在大型强子对撞机上的实验,在发现希格斯玻色子粒子6年后,欧洲核子研究中心与ATLAS和CMS合作的物理学家观察到希格斯玻色子衰变为底部夸克。图片:CERN

  研究人员说尽管观测希格斯玻色子衰变可能没有发现希格斯玻色子本身那么引人注目,但这是一个巨大的胜利。希格斯玻色子本身获得了2013年诺贝尔物理学奖。但这项工作来之不易。为了产生b夸克,物理学家本质上是把质子撞在一起。这个过程产生了很多背景“噪音”,而b夸克“几乎不可能从背景”“模糊”中分离出来。此外,ATLAS和CMS是独立的探测器,因此在每个探测器上的协作必须分别进行和确认,以便“计数”。这些发现是更好地理解希格斯玻色子和宇宙之旅的又一大步。

  每一个新的发现或观察,比如希格斯玻色子的发现,都有可能让位于新的问题和实验。首先(你)发现了这个东西,比切姆谈到希格斯玻色子时说,然后要衡量它的一切。此外,这项研究是“标准模型测试中的一个重要里程碑,希格斯粒子在标准模型中的主要工作是为费米子和弱力载流子提供质量,观察到这种衰变,就像标准模型预测的那样,希格斯玻色子为夸克提供质量,这是我们的第一个直接证据。观察到这种衰变模式也为潜在未被发现的粒子留下了更小的空间来贡献费米子质量。在证实这个粒子确实衰变为b夸克的过程中,这些物理学家已经证明了希格斯场。

  希格斯玻色子粒子背后的场,被比切姆描述为“渗透到所有空间的看不见的果冻”,给出了b夸克的质量。希格斯场利用希格斯玻色子与其他粒子相互作用,比如b夸克,并赋予它们质量。这样的实验不仅让物理学家验证了标准模型对希格斯玻色子和b夸克的预测,也挑战了标准模型对希格斯玻色子和b夸克的预测。到目前为止,标准模式一直是赢家,(但是)如果我们找到证据证明它不是那么标准的话,如果找到“额外的夸克,古怪的东西,像矢量夸克,轻夸克,暗物质”——那么可能也会对我们的宇宙如何运作找到一个全新的理解。

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