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如果它看起來像希格斯玻色子，並且行為像希格斯玻色子，那麼它很可能是一個標準的希格斯玻色子。 這是來自歐洲核子研究中心 (CERN) 大型強子對撞機 (LHC) 最新測量的趨勢，物理學家們一直在仔細描述他們在 2012 年發現的新粒子。 到目前為止，日內瓦加速器的每一項測試都證實，新粒子與標準模型粒子物理學所描述的希格斯玻色子非常相似。 這些結果響亮地證實了羅伯特·布魯特、弗朗索瓦·恩格勒特和彼得·希格斯於 1964 年首次提出的希格斯理論，並幫助後兩位贏得了去年的諾貝爾物理學獎。 （布魯特於 2011 年去世，因此沒有資格獲得該獎項。）
然而，科學家們渴望探測到與這種想法的偏差，這可能會揭示更深層次的物理學。 例如，如果希格斯玻色子衰變為較輕粒子的速率與預測的略有不同，則可能表明存在新的奇異粒子干擾這些衰變。 雖然最近的結果沒有顯示出這種干擾的跡象，但 LHC 的下一階段可能會提供新的見解； 它計劃於 2015 年初開始以更高的能量執行。 在這些能量下，希格斯玻色子可能會開啟通往新的物理學理論的大門，該理論可以更充分地解釋宇宙。 “隨著希格斯玻色子的發現，我們並沒有完成一項探索，實際上我們開啟了一個全新的研究方向，”萊斯大學物理學家保羅·帕德利說，他在 LHC 的緊湊型繆子螺線管 (CMS) 實驗中工作。 “在未來幾十年裡，我們的工作將是對其進行詳細研究。”
當物理學家首次在 LHC 觀察到希格斯玻色子時，他們是透過其衰變為其他玻色子來識別它的——具體而言，是規範玻色子，即力載體粒子，例如光子（電磁力的載體）以及 W 和 Z 玻色子（弱力的載體）。 然而，現在，CMS 研究人員在自然物理學雜誌上報告說，他們看到了希格斯玻色子衰變為費米子的證據——費米子是構成原子的電子和夸克等粒子類別。 來自 LHC 的超環面 LHC 裝置 (ATLAS) 實驗的先前研究也支援了這一結論。《標準模型》也預測了這種衰變，但這並非必然的結論。（大眾科學是自然出版集團的一部分。）
希格斯玻色子被認為與瀰漫整個空間的無形希格斯場有關。 當粒子穿過該場時，它們與場的相互作用賦予它們質量。 希格斯粒子衰變為其他玻色子的最初發現證實了希格斯場可以與玻色子相互作用。 現在，最新的結果表明，該場也可以與費米子相互作用。 這一發現支援了這樣一種觀點，即單一的標準模型希格斯玻色子解釋了所有粒子如何獲得質量。 但一些假設表明，存在多種型別的希格斯玻色子——以及因此存在的希格斯場——並且每種型別都負責賦予某些型別的粒子質量。 “這個新結果並沒有排除其他希格斯玻色子，但它為目前標準模型的正確性提供了額外的支援，”匹茲堡大學的理論物理學家艾爾斯·弗雷塔斯說。 “但也可能存在兩個希格斯玻色子，它們基本上分擔了這項工作，兩者都為粒子的質量貢獻了一部分。”
憑藉來自 LHC 下一次執行的更多資料，物理學家們或許能夠證實或排除這種可能性。 目前，關於希格斯玻色子衰變為費米子的頻率——以及因此希格斯場與它們的“耦合”或相互作用的強度——的不確定性是不精確的。 “可能是當前發現的粒子的耦合大於或小於標準模型的預測，而這種偏差將由第二個希格斯玻色子來補償，”弗雷塔斯說。 而且，如果存在額外的希格斯玻色子，LHC 可能會在明年開始以更高的能量執行時直接產生它們。
自對撞機於 2008 年開放以來，其最大能量為 8 太電子伏特 (TeV)。 當 LHC 結束當前的中斷並在 2015 年春季重新啟動時，由於改進的超導磁體排列在加速器 27 公里長的地下環路中，它應該能夠達到 13 TeV 的能量。 更強的磁體可以比以前更快地加速注入環路中的質子，確保當它們碰撞時，爆炸將更具能量。 經過改進的 LHC 還將碰撞質子更緊密地聚集在一起，從而產生更密集的束流，並賦予其物理學家所稱的更高“強度”，這應該能夠實現更多的正面碰撞。 總而言之，物理學家預計 LHC 的下一次執行將產生比之前執行多 300 倍的希格斯玻色子。 “這種增加的速率將轉化為更高精度的希格斯玻色子特性測量，”弗雷塔斯說。 例如，新資料應該將希格斯場與各種粒子（包括玻色子和費米子）相互作用強度的計算精度提高兩到三倍，他說。 “這肯定為看到我們迄今為止尚未看到的東西打開了機會，但我們不知道大自然為我們準備了什麼。”
超越標準模型的更深層次物理學理論的一種選擇是超對稱性——即對於每個已知的基本粒子，都存在一個“超對稱”夥伴粒子的想法。 到目前為止，還沒有出現這種粒子的跡象，但增強型 LHC 可能足夠強大，可以自行產生超對稱粒子。 即使它沒有做到這一點，LHC 也可以透過更微妙的方式證明它們的存在。 這些粒子可能會以量子幻影的形式出現，以同樣快的速度從虛空中出現和消失，而希格斯玻色子則衰變為更普通的粒子，例如。 更精確的希格斯衰變率測量可以反映這種情況是否正在發生。 “有時取得進展不是透過發現大的新事物，而是看到你所看到的事物的屬性與我們預期的不太一樣，”帕德利說。
標準模型也沒有解釋暗物質，暗物質被認為是由不與普通粒子相互作用的隱形粒子構成，但卻構成了宇宙中物質的大部分。 “希格斯玻色子與具有質量的粒子相互作用，因此希格斯玻色子很可能與暗物質粒子相互作用，”費米國家加速器實驗室和伊利諾伊大學芝加哥分校的 CMS 研究員理查德·卡瓦諾說。 例如，如果希格斯玻色子衰變為暗物質粒子，它們將飛出 LHC 而永遠不會被探測到。 然而，它們的缺失——以及其他衰變產物數量的不足——可能會留下印象。
最終，沒有人知道 LHC 未來幾年會帶來什麼，但一系列誘人的可能性讓科學家們坐立不安。 “這絕對是成為物理學家最激動人心的時刻之一，”卡瓦諾說。 “我早上醒來時都起雞皮疙瘩，因為我們所處的位置。”