本文發表在《大眾科學》的前部落格網路上，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
12月13日，歐洲核子研究中心（CERN）將釋出在大型強子對撞機（LHC）上尋找希格斯玻色子的新資料分析結果。正如我報道的我今天發表的文章，12月7日，我與費米實驗室的理論物理學家喬·萊肯通了電話。萊肯是CMS合作組的成員，CMS是LHC上兩個最大的實驗之一（另一個是ATLAS）。以下是該對話的輕微編輯後的部分文字記錄。
您對下週的會議有很高的期望嗎？
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這將是一次有趣的會議。這將是第一次有足夠的資料可以讓你為此爭論的時候。無論最終希格斯粒子會發生什麼，我認為我們會回顧這次會議，並說這是某種事情的開始。現在有足夠的資料和足夠不同的搜尋，你可以真正深入其中。
您一直在關注關於公告的傳聞嗎？
我是CMS合作組的成員，所以我只關注ATLAS的傳聞。在CMS中，我實際上知道發生了什麼。我確定的事情是，[歐洲核子研究中心主任]羅爾夫-迪特·霍伊爾必須知道兩個實驗的結果，他說12月13日我們不會有發現，也不會有排除。
讀者可能會因為所有的傳聞和猜測而感到困惑，而且局外人也不清楚如何解釋預期的公告。如果兩個實驗都觀察到了大約“三個西格瑪”的訊號，而沒有達到正式宣佈發現所需的五個西格瑪，這意味著什麼？
那裡有一個重要的點。我們建造了LHC，花費了很多錢，其中一部分是因為我們不想只是說，也許存在希格斯玻色子，也許它的質量是這樣的。這臺機器的建造是為了給出關於希格斯玻色子的完全明確的答案。而這只是一個時間問題。機器運轉正常，探測器運轉正常，我們有所有人在做他們需要做的事情。所以我們將會有一個關於希格斯粒子的明確答案。這只是一個它何時發生的問題。我們知道[五個西格瑪的宣佈]不會在下週發生，因為羅爾夫-迪特·霍伊爾說過不會發生。但是我們知道我們能夠做到。而且這不會是一個模稜兩可的答案。
是什麼讓找到像希格斯玻色子這樣的新粒子如此困難？
關於這些資料真正重要的是，還有其他過程會產生看起來像希格斯玻色子的訊號。例如，我們尋找衰變成兩個光子的希格斯玻色子。好吧，標準模型[粒子物理學]中還有其他東西會產生兩個光子。因此，我們不知道是否已經存在希格斯粒子的原因主要與希格斯玻色子的衰變看起來像其他型別的物理學有關。因此，這不僅僅是統計問題：而是理解看起來像希格斯玻色子的其他東西。而這正是我們現在的處境。這不是關於，“如果我們再多一個數據點會怎樣？”它比這複雜得多，而且它更多地是由物理驅動的。
問題在於探測器不能直接看到像希格斯粒子這樣的粒子，對嗎？它們只能看到它的衰變產物。
是的，而且永遠不會有一個單獨的事件讓你說，“啊哈！我百分之百確定這是一個希格斯玻色子。”這種情況永遠不會發生。
一些物理學家，無論是在大型強子對撞機內部還是外部，都對大型強子對撞機尚未取得重大發現表示失望，特別是它沒有發現超對稱的證據，超對稱是標準模型的擴充套件，其中每個粒子都有一個更重的孿生體，稱為其超夥伴。
我年紀足夠大，還記得他們在20世紀90年代開啟[LHC的前身，歐洲核子研究中心的大型電子正電子對撞機]實驗的能量升級時的情況。每個人都說，“只要機器啟動，他們就會發現超對稱。”然後他們當然沒有發現，每個人都很失望。這只是人性的一個功能：當你啟動一臺機器時，你當然希望事情會跳出來。你必須為之長期堅持。如果需要十年，那就需要十年。
但是您是否期望LHC現在已經發現了超對稱？
我沒有期望膠子和夸克[膠子和夸克的超夥伴]比TeV[一萬億電子伏特，或者大約是氫原子質量的1000倍]更輕，這或多或少是現在的能量極限。這只是因為我的偏見，我們已經間接地知道超對稱的某些部分至少有點重。雖然人們感到失望，但我認為這與LHC開啟之前每個人所說的話並不矛盾。
您認為LHC發現超對稱的前景如何？
超對稱最有可能的情況是，我們將在今年或能量升級的第一年看到一些東西。這只是取決於事物有多重以及看到它們有多困難。如果這種情況沒有發生，那麼我認為你應該開始重新考慮你正在做的事情。超對稱的問題是——有點像弦理論——它有一千種不同的方式來切割和分解它。也許我們只是沒有正確地理解這個問題。
最輕的超夥伴可以重達1 TeV嗎？
它可以。現在，一旦你把它做得這麼重，你就必須開始擔心暗物質了。但是超對稱和暗物質之間的聯絡是棘手的——它涉及額外的假設。你甚至可以連線超對稱和暗物質的想法是令人難以置信的雄心勃勃的。暗物質據說是來自大爆炸的。你將在對撞機中找到一些東西並說，啊哈，它解決了所有這些問題的想法是非常雄心勃勃的。
物理學家認為構成暗物質的粒子型別，稱為弱相互作用大質量粒子或WIMP，可能也可能不是超對稱的一部分，但無論它們是什麼，它們都應該是相對較輕的，對嗎？
是的。問題在於，到目前為止，在LHC上，我們只在其他粒子的衰變中尋找WIMP。現在，從2012年開始，我們希望尋找這些WIMP的直接產生。問題在於，這些是弱相互作用的大質量粒子。弱相互作用意味著它們很難從其他粒子的碰撞中產生。到目前為止，我們還沒有足夠的資料來考慮像這樣的認真搜尋。
但是，如果WIMP存在於200 GeV左右，它們不會已經在現有資料中顯示為缺失的質量嗎？
是的——這只是將它們從背景中提取出來的問題。我們本應該已經制造了一些暗物質粒子。就像如果希格斯粒子在125 GeV處，這意味著Tevatron[費米實驗室的粒子加速器，於今年秋天關閉]已經制造了很多它們，只是我們無法將它們明確地從Tevatron資料中提取出來。我們現在可能也處於與暗物質相同的情況，即已經存在一些暗物質粒子，但我們還無法區分它們。例如，[CMS探測器內部的碰撞]會產生大量的微中子：微中子也是不可見的。你如何區分一個不可見的微中子和一個不可見的暗物質粒子？這是一個棘手的問題。
但是您認為最終在LHC上發現超對稱的可能性大嗎？
說可能性大不是一個科學的陳述。你不能給新物理學的發生賦予機率。但是，如果你問我我自己的錢會怎麼賭，我會用我自己的錢賭[2012年]或能量升級的第一年[當LHC的能量應該幾乎翻倍，使其接近其原始設計規格時]是發現超對稱的黃金時期。我想如果你在三年前問我，我也會說同樣的話。
事實上，我認為我們在五年前談話時你就說過這句話。如果，假設一年後，證實希格斯粒子存在並且其質量為125 GeV，這會告訴我們關於超對稱的什麼資訊？
正如我一直以來告訴人們的那樣，希格斯玻色子剩餘允許質量範圍在115 GeV到140 GeV之間這一事實——對於超對稱而言，至少非常有趣的是，目前允許的範圍正是超對稱所說的它應該在的範圍。
所以它會與超對稱一致嗎？
是的。此外，一旦你發現了希格斯的任何真正發現，問題將是，它真的是一個標準模型的希格斯粒子嗎，還是它有細微的差異？超對稱希格斯粒子至少與標準模型的變體略有不同。我們能看到這些差異嗎？這將是下一個重大挑戰。
戈登·凱恩和他的合作者本週在 arXiv 上發表了一篇論文，聲稱基於弦理論預測希格斯玻色子的質量為 125 GeV。[凱恩表示，他已經在 8 月份的國際會議上展示了這些結果，因此他的團隊的計算並非現在為了匹配傳聞中的希格斯玻色子質量而進行的。] 如果傳聞屬實，希格斯玻色子的質量真的有這個值，你會認為這是弦理論的成功嗎？
我會說這將是弦理論與實驗之間成功聯絡的一個例子。問題在於，據我們所知，可能還有 10,000 種其他方法可以從弦理論出發，得到相同的希格斯玻色子質量，並且[所有這些版本的弦理論]在其他方面可能有所不同。這只是弦理論有太多解決方案的問題。但是，任何成功的解決方案能夠讓你從弦理論走向真實的測量——這是一個巨大的進步。
但是，如果一個理論可以做出各種不同的假設和各種不同的預測，那麼無論實驗發現什麼，人們總是可以聲稱這個理論是正確的。
是的，這就是你如何到達多重宇宙的。你可以說，是的，我可以預測我們的宇宙，但我也能預測我們宇宙的 10^500 種變體——其中一些變體與我們的宇宙的不同之處僅在於希格斯玻色子的質量，比方說。因此，從這個意義上講，你永遠無法預測希格斯玻色子的質量。如果真的存在多重宇宙，那麼這個問題就無解。你必須弄清楚你生活在哪個宇宙中。你不會預測你生活在哪個宇宙中。
傳統上，粒子物理實驗是由實驗物理學家完成的，而理論家是局外人。但是，ATLAS 和 CMS 包括像你這樣的理論家。作為實驗合作的一部分，你的經歷如何？
對我來說，這是一次真正的學習經歷。首先，這是一種不同的文化。它具有極強的競爭力，與我們在理論界的方式不同。實驗學家彼此之間要友好得多。通常，如果我寫一篇理論論文並做理論報告，至少會有一位理論家跳出來說，“這完全是錯誤的，我可以確切地告訴你為什麼。”
這聽起來非常熟悉——聽起來類似於數學家的文化，那也是我出身的地方。
但是，實驗物理學家會展示你的結果，你會進行禮貌的討論，人們會提出非常禮貌的建議。但最終，我們必須確保我們的結果在向世界釋出之前是絕對正確的。公眾相信我們會做非常好的分析。不知何故，在看似無休止的會議上進行的這種禮貌的舞蹈最終會讓你得到非常可靠的結果。我正在學習在我晚年保持禮貌。
人們認為讓理論家參與合作是個好主意嗎？
我認為有太多的理論家不是好事，因為理論家非常不守紀律，而且我們不太適合做事的方式。擁有少數理論家作為資源是好的，但是如果我們有 100 位理論家，那隻會增加噪音。我認為這兩個實驗都有大約五個人，這差不多是正確的數字。此外，還必須是那些願意做出堅定承諾的人。僅僅弄清楚如何執行 CMS 軟體就花了我一年的時間。一切都使用極其複雜的計算機完成。
在下週到來之前，物理學家們感到興奮嗎？
即使我們不會在 12 月 13 日的會議上得到任何確鑿的結論，人們當然也在更多地思考希格斯物理學和假設的場景。有很多這樣的興奮。顯然，即使我們今年不會得到最終的結果，希格斯玻色子將在我們可預見的未來中成為我們議程的首要議題。終於！
所以不會再被超光速中微子分心了嗎？
讓我們看看費米實驗室的 [MINOS 中微子] 實驗怎麼說——他們將核實那個結果。如果他們證實了這一點，那麼我才會真正相信它。那將會是麻煩。你可以提出解釋，但是要真正弄清楚改變狹義相對論的所有影響，那可能要由下一代來解決。
最後還有什麼評論嗎？
我對大型強子對撞機 (LHC) 的進展方式感到非常高興。這是一項複雜的工作，具有數千項技術和科學挑戰。這是我這一代的曼哈頓計劃。這些人的奉獻精神正在以非常快的速度得到回報。
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圖片由 Symmetry 雜誌提供