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今天我知道,我是第一个知道希格斯玻色子真的存在的人。
当我想到它的时候,我感到头晕目眩。
多年来我们一直在寻找它,很多人都怀疑它的存在。
最后它就在那里,在最明显的地方。
它躲起来,以为自己安全了,但却被发现了!
几个月后,每个人都会知道,全世界都将庆祝科学的又一次成功。
今天,我周围的年轻人是第一个把微弱信号分离出来的人。
我和他们一起讨论,一片欢声笑语。
没有提到发现,甚至没有提到希格斯玻色子,但在我们的眼中,有东西在闪闪发光。
没有人会把自己太当回事,但我们知道自己做得很好,这足以让我们感到兴奋和快乐。
他们给了我梦寐以求的最好的生日礼物。
玻色子猎人的加速过程
为了充分理解近几十年来最重要的发现之一的工作过程,有必要花几分钟试着扮演一下猎人的角色,权衡他的武器,了解他的技巧。
对希格斯玻色子的搜寻并不是盲目的。
标准模型中一号的标识非常详细。
它的特性和所有的生产过程众所周知。
它能够预测有多少玻色子可以进入大型强子对撞机的碰撞过程中,以及它们可以衰变成哪些粒子。
你寻找的是罕见事件,这并不会吓到你。
我们习惯于大海捞针。
事实上,准确地说,我们通常是在数百万个干草堆里寻找针叶。
困难来自它会从根本上改变质量的事实,我们之前没有经验,所以搜索必须使用数百个不同的流程,每一个对应一个特定的质量假设。
这就像是在寻找数百种不同的粒子。
因此,要覆盖所有的可能性,需要几十个小组和数百名物理学家的工作也就不足为奇了。
首先,有必要考虑产生这种粒子的不同方法。
在大型强子对撞机中,最常见的是两个胶子(强子的载流子)的融合,它们正面碰撞,相互湮灭,产生一个孤立的希格斯玻色子。
我们还不遗余力地探索了其他不常见的机制,并且留下了非常有特色的痕迹。
其中最有趣的是一个希格斯玻色子与一个W玻色子或者与一个Z玻色子一起形成的过程,以及一个希格斯玻色子因一对W玻色子或一对Z玻色子的湮灭而形成的过程。
于是就有必要考虑不同的衰变模式。
在我们探索的范围内,从115~1000GeV,希格斯玻色子可以分解成W玻色子对和Z玻色子对。
我们称之为两个衰变通道,这在所有的研究中都存在。
在350GeV以上,衰变成成对的顶夸克也是可能的,但这需要一个极其罕见和困难的过程来检测。
另一方面,在160GeV以下,会非常罕见地衰变为两个光子,并形成成对费米子:陶子和b夸克喷注(也被称为“底夸克”
或“美夸克”
)。
对于每一个特征,都必须考虑大量的辅助通道。
例如,要研究希格斯粒子衰变成一对Z玻色子,我们可以有很多不同的组合,这取决于两个Z玻色子的衰变模式。
回想一下,不仅希格斯粒子,W和Z玻色子也是不稳定的粒子,它们会立即分解成其他粒子。
首先我们研究的案例之一Z玻色子可以衰变为两个μ子和另两个μ子,然后我们在第二个衰变的两个电子,或两个陶子,或两个中微子,或b夸克喷注中寻找。
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