紐約——這座不夜城大多已沉睡。酒吧都關門了。但在凌晨 4:45，在哥倫比亞大學曼哈頓校區的一間圖書館裡，邁克爾·圖茨正準備開啟香檳。
這位物理學家有充分的理由慶祝。他所在的龐大科學家團隊——3000名研究人員在歐洲大型強子對撞機的ATLAS實驗中工作——剛剛宣佈了一項新粒子的發現。這個粒子看起來非常像長期尋找和長期假設的希格斯玻色子，它最出名的是解釋了為什麼基本粒子（如夸克）具有質量。一個競爭對手，規模相當的實驗，稱為CMS，也在對撞機設施中得出了非常相似的發現。
兩個研究團隊都在歐洲核子研究中心（CERN）的上午研討會上宣佈了他們的結果，歐洲核子研究中心是運營大型強子對撞機（LHC）的歐洲粒子物理實驗室。但日內瓦的上午開始時間意味著美國物理學家和其他好奇的觀察家在黎明前的幾個小時收聽了這一宣佈。圖茨和他的哥倫比亞同事決定在校園圖書館舉辦一個觀看派對，提供來自歐洲核子研究中心的現場影片直播，以及咖啡、餅乾、軟飲料和薯片。大約50人，其中許多是學生，參加了這次活動，活動大約在凌晨2:30開始。
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與過去幾年一些圍繞希格斯玻色子的過去公告不同，這些公告產生了與任何其他事物一樣多的歧義和困惑，這次公告沒有讓人失望。ATLAS物理學家表示，他們最新的資料顯示，存在一個質量約為126.5 GeV或126.5吉電子伏特的未知粒子。電子伏特是物理學家的質量或能量單位；為了比較，質子的質量約為1 GeV。CMS合作組發現了質量為125.3 GeV的新粒子的證據。
至關重要的是，兩個團隊的發現都顯得異常可靠。在物理學術語中，新粒子的證據需要“3-sigma”測量，對應於隨機巧合可以解釋觀測結果的740分之一的可能性，而發現宣告需要5-sigma效應，或觀測結果是偶然的350萬分之一的可能性。去年12月，兩個實驗的代表宣佈，一個人稱之為對撞機資料中“有趣、誘人的暗示”。但這些暗示未能達到3-sigma水平。新的ATLAS發現不僅達到了該顯著性水平，而且清除了黃金標準的5-sigma閾值，而CMS也非常接近，達到了4.9-sigma的發現。
“這就是回報，”圖茨在兩個團隊宣佈了他們最新的希格斯玻色子搜尋分析後說道。“這就是你為之奮鬥的原因。”希格斯本人也在日內瓦參加了研討會，還有其他傑出的物理學家，他們提出了該理論，在ATLAS和CMS團隊公佈了他們的結論後，希格斯也發出了類似的感慨。“對我來說，在我有生之年發生這件事真是太不可思議了，”希格斯在歐洲核子研究中心對聽眾說。他是20世紀60年代提出現在被稱為希格斯機制的六位物理學家之一，他們假設存在一個滲透到整個空間的場，以及一個相關的粒子。該場透過對粒子施加一種阻力來賦予粒子質量，使其減速，就像一個人試圖在水中而不是空氣中行走時減速一樣。
新發現的粒子符合希格斯玻色子的要求，但研究人員告誡說，還需要做更多的工作來比較該粒子的性質與希格斯玻色子預測的性質。畢竟，LHC的探測器無法直接識別希格斯玻色子。LHC將質子加速到前所未有的能量，即四萬億電子伏特（4 TeV），然後將順時針方向傳播的質子束與逆時針方向傳播的質子束碰撞。從撞擊中會產生新的粒子，其中一些粒子只存在瞬間，然後衰變為其他粒子。
就希格斯玻色子而言，物理學家只能從它衰變產生的更普通的粒子（例如，伽馬射線光子或電子對）推斷出它的存在及其性質。新粒子的質量適合成為希格斯玻色子，並且大致按照預測的方式衰變，儘管仍存在一些模糊之處。幸運的是，更多的資料即將到來。“我們只記錄了2012年預期資料的三分之一，”歐洲核子研究中心ATLAS發言人法比奧拉·賈諾蒂在她的演講中說。“這僅僅是開始。未來還有更多。”
當賈諾蒂和加州大學聖巴巴拉分校的CMS發言人喬·因坎德拉展示概述他們希格斯玻色子搜尋結果的幻燈片時，都受到了熱烈的掌聲。
“像這樣的發現不多，”哥倫比亞大學物理學家布賴恩·科爾在為凌晨觀看派對聚集在校園裡的人群說。“我想說，這勝過我物理學生涯中的一切……所以我希望你們都能記住這一刻。”
就在日出之前，四名哥倫比亞大學本科生走出了圖書館，返回校園。他們說，只有兩個人學習物理——一個專注於化學，另一個專注於數學。但他們都認為，熬夜見證歷史的創造是值得的。