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费米实验室粒子物理学家疑惑:是否存在5个希格斯玻色子?

探索希格斯玻色子粒子的奥秘及其在宇宙质量中的作用,物理学家挑战标准模型。

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如果希格斯玻色子是“上帝粒子”,那么一些粒子物理学家就变成了多神论者。为了解释一项最新实验,他们猜测我们宇宙的质量是由五种希格斯玻色子而不是一种赋予的。上个月,我们讨论了费米实验室(Fermilab)位于芝加哥附近的回旋加速器(DZero)进行的一项奇特实验。通过碰撞质子和反质子,DZero小组发现了比反物质更多的物质。这与常识非常吻合——如果宇宙大爆炸真的产生了等量的物质和反物质,那么它们会相互湮灭,我们就不会存在于这里了。不幸的是,这种偏爱物质的物理学原理说不通。首先,它需要一些牵强的解释才能符合作为粒子物理学理论框架的标准模型。这似乎有些令人沮丧,因为我们几乎完成了标准模型,而希格斯玻色子填补了物理学家“粒子动物园”中的最后一个位置。

对于那些认为标准模型已近乎完成的人来说,希格斯玻色子的发现——一种理论上赋予所有其他粒子质量的粒子——将标志着最后一章的结束。但对于那些认为存在尚未发现的物理性质(所谓的“新物理学”)的人来说,则需要一个标准模型的续篇。[Symmetry

标准模型的续篇会是什么样子?费米实验室DZero小组的粒子物理学家推测:《希格斯反击》可能包含五种希格斯粒子,它们质量相同,其中三种不带电,一种带正电,一种带负电。理论物理学家已经设想了这种可能性,称之为“双希格斯二重态模型”。正如BBC的一份报道所述,这个版本的标准模型将保留大部分原有理论,这在一个没有太多变通空间的体系中是一项了不起的成就。

“在具有额外希格斯二重态的模型中,很容易出现像DZero结果这样重大的新物理效应,”[费米实验室的Adam Martin]解释道。“困难之处在于,要产生如此重大的效应而不破坏我们已经测量到的其他任何东西。”马丁博士解释说,DZero的结果还有其他可能的解释。但他补充道:“标准模型几乎适合我们遇到的所有测试。要在某个特定地方融入一个新效应并非易事。”[BBC

鉴于费米实验室发现了这个反物质与物质的比例失衡的结果,我们可能会想,他们是否也会发现这些迷人而难以捉摸的希格斯玻色子粒子,或许会与他们能量更高的竞争对手——大型强子对撞机——产生竞争。这可能取决于这些粒子的质量(目前未知)。如果希格斯是希腊神话中的粒子,费米实验室更适合探测一种更精巧的雅典娜希格斯,而大型强子对撞机可能更容易发现一种更“肥胖”的西勒诺斯粒子。相关内容:Discoblog:世界科学节:如果物理学家找不到希格斯玻色子怎么办? 80beats:宇宙决战:物质为何战胜了反物质? 80beats:大型强子对撞机束流突破1万亿电子伏特,创世界纪录 80beats:一周内,大型强子对撞机将努力赢得“宇宙大爆炸机器”的称号 Discoblog:我发誓:亚原子粒子在对我唱歌!图片:费米实验室

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