堪薩斯大學(xué)的科研人員加入了希格斯粒子性質(zhì)的研究項(xiàng)目，為希格斯粒子“新物理學(xué)”注入了一股活力，為理解宇宙如何運(yùn)行的科學(xué)問(wèn)題提供了線索，新一期《自然》雜志的物理欄目刊載了堪薩斯大學(xué)的研究成果，他們給出了希格斯粒子存在的更多證據(jù)。希格斯粒子是粒子物理學(xué)中的一種基本粒子，1964年，英國(guó)科學(xué)家希格斯提出了“希格斯粒子”的理論假說(shuō)，2012年，物理學(xué)家在實(shí)驗(yàn)中初步發(fā)現(xiàn)了他們長(zhǎng)期尋求的希格斯粒子，賦予其它的基本粒子以質(zhì)量，這是希格斯例子的基本功能，沒(méi)有質(zhì)量的基本粒子是不可想象的，人們可觀測(cè)的宇宙是在引力作用下形成的，沒(méi)有質(zhì)量的物質(zhì)意味著沒(méi)有引力。

費(fèi)爾米實(shí)驗(yàn)室的助理研究員科廷諾·卡茨在堪薩斯州立大學(xué)的物理系任教，卡茨解釋說(shuō)自然界有兩種類型的基本粒子，一是費(fèi)米子，二是玻色子，費(fèi)米子、夸克和輕子組成了我們周圍物質(zhì)世界的基本粒子。玻色子的功能是協(xié)調(diào)基本粒子的相互作用，希格斯粒子也被稱為希格斯玻色子。從2011年到2012年，科研人員收集了足夠的數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)證實(shí)了希格斯玻色子的存在，他們?cè)跀?shù)據(jù)分析中發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子衰變的證據(jù)，希格斯波色子在衰變過(guò)程中變成了費(fèi)米子。早在1964年，科學(xué)家曾預(yù)測(cè)過(guò)希格斯玻色子衰變的性質(zhì)，但一直沒(méi)有發(fā)現(xiàn)希格斯波色子衰變的證據(jù)，直到2012年，通過(guò)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，科學(xué)家證實(shí)了希格斯粒子的存在。

物理實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)希格斯玻色子理論假說(shuō)的根據(jù)，在實(shí)驗(yàn)觀測(cè)基礎(chǔ)上得到了穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，科學(xué)家才有可能拓展知識(shí)體系的邊界。對(duì)希格斯粒子性質(zhì)的把握有助于人們對(duì)宇宙運(yùn)行原理的理解。物理學(xué)家卡茨解釋說(shuō)，希格斯玻色子擔(dān)當(dāng)了為基本粒子賦予質(zhì)量的使命，基本粒子在希格斯場(chǎng)的作用下得到了質(zhì)量，粒子本身沒(méi)有質(zhì)量，比如：電子通過(guò)與希格斯波色子的相互作用得到質(zhì)量，電子本身幾乎沒(méi)有質(zhì)量，有“一丁點(diǎn)”質(zhì)量的電子在原子核周圍有穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)軌跡，在電子和原子核之間產(chǎn)生了電磁力，中性或不帶電的原子得以形成。地球和人們的身體是由中性物質(zhì)形成的。

假如基本粒子的質(zhì)量發(fā)生了極輕微的變化，那么人們周圍的世界和整個(gè)的宇宙將發(fā)生“翻天覆地”的劇烈變化，整個(gè)宇宙將呈現(xiàn)另一番景象，文明世界在與不在只是宇宙劇烈變化的小插曲，哲學(xué)家失去了談?wù)摯嬖谡摗霸趫?chǎng)和不在場(chǎng)”的機(jī)會(huì)。希格斯玻色子在基本粒子的質(zhì)量、相互連接和宇宙物質(zhì)形成的過(guò)程中扮演了主要角色?？ù慕M成了一個(gè)大的科學(xué)團(tuán)隊(duì)，他們與其它的科學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了共同合作，探究了希格斯玻色子衰減的性質(zhì)，希格斯粒子衰變?yōu)橐粚?duì)τ介子（陶介子）、輕子和費(fèi)米子，費(fèi)米子的質(zhì)量與電子相當(dāng)。

另一個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)研究了希格斯玻色子衰變?yōu)橐粚?duì)重的費(fèi)米子現(xiàn)象，物理學(xué)家將它們稱為美夸克?？茖W(xué)家確認(rèn)了兩種希格斯玻色子衰減的信號(hào)，在《自然》雜志發(fā)表的成果表明，他們找到了希格斯玻色子直接衰變的證據(jù)，125Gev質(zhì)量的希格斯粒子衰變?yōu)橘M(fèi)米子?？ù暮涂八_斯州立大學(xué)物理學(xué)系的科研人員深度介入了歐洲原子能機(jī)構(gòu)（CERM）的研究項(xiàng)目，他們使用了實(shí)驗(yàn)室的螺旋型磁譜儀探測(cè)器或緊湊型的μ子（渺子）螺線管探測(cè)器，這是歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的兩個(gè)粒子探測(cè)器之一，歐洲原子能機(jī)構(gòu)和世界各地的科學(xué)家在對(duì)撞機(jī)實(shí)驗(yàn)室的幫助下，努力尋找希格斯玻色子存在的證據(jù)。在粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中，希格斯玻色子是最后一個(gè)得到證實(shí)的基本粒子，粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型是相對(duì)低能的物理體系，在最小長(zhǎng)度的尺度上解釋了宇宙的運(yùn)行。

歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)經(jīng)過(guò)升級(jí)，運(yùn)行能量幾乎提高了雙倍，在更大能級(jí)范圍產(chǎn)生希格斯玻色子，在新的觀測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，科研人員努力尋求對(duì)宇宙神秘現(xiàn)象解釋的新途徑。目前的物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型還不能有效地解釋一些難以解開(kāi)的自然謎題，新物理學(xué)的探索可能建構(gòu)新的理論模型，在標(biāo)準(zhǔn)模型以外的其它理論模型試圖解釋諸如：暗物質(zhì)和暗能量的現(xiàn)象。大型對(duì)撞機(jī)的升級(jí)和更新為其它理性模型的創(chuàng)建準(zhǔn)備了物理?xiàng)l件?？茖W(xué)在探索過(guò)程中不斷進(jìn)步，從理論模型的1.0版本升級(jí)到2.0版本。希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)不是粒子物理故事的結(jié)束，而是拉開(kāi)了物理學(xué)新的序幕，科學(xué)視野指向了一個(gè)新的地平線，未來(lái)的科學(xué)成果將幫助人們更好地理解物質(zhì)世界的運(yùn)行法則。

（編譯：2014-7-2）