大型强子对撞机实验：“上帝粒子”常见衰变终被“捕获”

刘曲

欧洲核子研究中心8月28日宣布，在发现“上帝粒子”——希格斯玻色子6年后，研究人员终于观测到它衰变为被称为底夸克的基本粒子。这一“常见衰变”的捕获被研究人员看作是探索希格斯玻色子的里程碑。

根据粒子物理学标准模型预测，约60％的时间内希格斯玻色子都会衰变成一对底夸克，也就是6种夸克中第二重的夸克。新的观测结果支持了标准模型对这一“常见衰变”的预测。研究人员说，如果观测结果与标准模型的预测不符，则会动摇标准模型的基础并指出新的物理学方向。

40多年前，科学家们建立起一套名叫“标准模型”的粒子物理学理论，但这一理论一直缺少最后一块拼图，即希格斯玻色子。这一难以寻觅又极为重要的“上帝粒子”被认为是解释其他粒子如何获取质量的关键。2012年7月，欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）研究人员宣布发现希格斯玻色子，这是LHC最为显赫的成绩。

研究人员介绍，希格斯玻色子有多个衰变通道，此次观测到其常见的衰变通道（衰变为底夸克）绝非易事，主要困难在于质子和质子的碰撞中存在许多产生底夸克的其他方法，因此很难将希格斯玻色子衰变信号与相关干扰隔离开。相比而言，当年发现希格斯玻色子时观察到它不太常见的衰变通道——比如衰变为一对光子——则更容易从背景中提取。

为提取信号，大型强子对撞机两个实验项目组ATLAS和CMS各自组合了大型强子对撞机的两次运行数据进行分析。结果检测到希格斯玻色子衰变为一对底夸克。此外，两个项目组还在当前的测量精度范围内测量到与标准模型预测相一致的衰减速率。

ATLAS合作发言人卡尔·雅各布表示，这一最新发现是探索希格斯玻色子过程中的一个里程碑，表明ATLAS和CMS实验对其数据的深刻理解和对背景的控制已经超出了预期。