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希格斯粒子是粒子物理學標準模型中最後一個尚未被觀測到的粒子，如果它真的存在，那麼它就越來越沒有藏身之地了。伊利諾伊州巴達維亞的費米國家加速器實驗室今天縮小了可能發現希格斯粒子的質量範圍。
希格斯玻色子以英國物理學家彼得·希格斯的名字命名，據信它賦予其他基本粒子（例如重 W 和 Z 玻色子）質量，因此發現它或證明它不存在將對人們從根本上理解世界如何運作產生重大影響。
“現在是粒子物理學中一個非常有趣的時期，因為我們有這個標準模型，它解釋了我們過去 30 年觀察到的所有現象以及我們所知的一切，而沒有明顯的偏差。然而，我們知道標準模型不可能是自然界的全部故事，”加州大學戴維斯分校的物理學家約翰·S·康威說道，他是費米實驗室（CDF）對撞機探測器合作組的成員，該合作組是參與新質量範圍結果的兩個團隊之一。當該模型的缺失部分被找到時，許多懸而未決的物理學問題可能會得到解答或至少得到澄清。“無論我們發現什麼，”康威補充道，“都將是驚人的。”
先前的對撞機實驗對希格斯粒子設定了 114 吉電子伏特 (GeV) 的下限，這是一種可用於測量粒子質量的單位，理論計算要求它小於 185 GeV。費米實驗室的最新結果來自其 Tevatron 對撞機，排除了 160 至 170 GeV 之間的希格斯質量。（根據費米實驗室的資料，所有這些約束都處於 95% 的置信水平。）
Tevatron 等對撞機實驗將粒子以極高的能量碰撞在一起，並觀察產生的結果，包括一些奇特但短暫的粒子。“我們尋找我們知道存在的物質的特徵，以及我們認為可能存在的物質，例如希格斯，”物理學家馬薩諸塞州沃爾瑟姆市布蘭代斯大學的克雷格·布洛克也說道，他也是 CDF 團隊的成員。“如果希格斯的質量在這個相當窄的 160 到 170 GeV 範圍內，”他說，“我們應該已經看到它了，我們很有機會看到它。”
康威說，費米實驗室擴大排除的希格斯質量範圍是“一個非常令人興奮的進展”。儘管如此，他認為，如果要找到希格斯粒子，它將首先在日內瓦附近更強大的大型強子對撞機 (LHC) 中被發現，該對撞機在去年 9 月一次中斷啟動後，預計將在今年晚些時候重新上線。（康威和布洛克也在 LHC 上進行物理專案。）“這是一場尋找希格斯的競賽，”康威說，“但如果我必須下注，我會賭 LHC。”
然而，在某些情況下，費米實驗室（在 LHC 被擱置期間，繼續保持其作為粒子物理學領頭羊的地位）可能會贏得這場競賽。如果希格斯粒子的質量恰好在 150 GeV 左右（康威認為這不太可能），證據表明它是一個在 120 GeV 附近的較輕粒子，Tevatron 可能會相對較快地找到它。或者，隨著收集更多資料的時間，Tevatron 可以透過向上推高其較低的質量邊界，從而更緊密地逼近希格斯粒子。
但是，如果整個質量視窗都被耗盡了——如果實驗表明希格斯粒子或類似的東西根本不存在呢？“那基本上意味著我們對標準模型中發生的事情缺乏非常深刻和根本的理解，”布洛克說。“如果沒有類似希格斯粒子或類似的東西賦予 W 和 Z 質量，我們根本不知道這是如何發生的。”