陈根：首证——希格斯玻色子的衰变

文/陈根

希格斯玻色子作为神话般的实体，让粒子物理学成为了全球关注的焦点。

1964年，英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在，并进而预言了希格斯玻色子的存在。希格斯玻色子是支撑起宇宙的重要粒子，是基本粒子质量的来源。

希格斯认为粒子穿行于空间中，应该承受着某种“阻碍”，使其需要有所付出才能获得加速度，在宏观世界中体现为“质量”。而空间中的这种使物质获得质量的机制，就被称作“希格斯场”（Higgs field）。

后来，欧洲核子研究组织（CERN）在日内瓦建造了一座“大型强子对撞机”（LHC），科学家们开始尝试把粒子加速到接近光速的速度，希望能从空间中找到“希格斯场”中的粒子，也就是“希格斯粒子”，以此验证希格斯的理论。

2013年，通过对撞机实验，初步确认已经发现了“希格斯粒子”，定名为“希格斯玻色子”（Higgs Boson，粒子分为“玻色子”和“费米子”两类，它们的自旋特性不同），证明了“希格斯场”的存在，希格斯本人也因此荣获诺贝尔奖。

现在，欧洲核子研究中心的科学家称，发现了希格斯玻色子衰变为两个轻子（带相反电荷的电子或μ子对）和一个光子——“达利兹衰变”的首个证据，这也是研究人员在大型强子对撞机（LHC）上发现的最罕见的希格斯玻色子衰变之一。

希格斯玻色子寿命不长，会很快衰变为质量较小的粒子。借助粒子物理学标准模型（以下简称标准模型），科学家能预测希格斯玻色子可以衰变成哪些不同的基本粒子，

“常见”的是衰变为两个光子。他们还可以估计希格斯玻色子衰变为不同粒子组合的频率——衰变为一个光子和两个轻子的情况极为罕见。在最新研究中，超环面仪器实验（ATLAS）和紧凑缪子线圈实验团队正是发现了上述罕见衰变的证据。

ATLAS团队粒子物理学家詹姆斯·比查姆解释称，在这一衰变中，希格斯玻色子很快会变成一个光子和一个“虚拟光子”，“虚拟光子”随后会立即变成两个轻子。“虚拟光子”的质量非常小，普通光子则完全无质量。研究人员称，通过研究这种罕见的衰变，他们将可以探索超越标准模型的新物理学的可能性。