更新： 这篇文章的 NOVA 网站上有一个稍有扩展的版本，我将在其中补充一些关于希格斯粒子是什么以及我们为什么关心它的背景信息。
来自日内瓦的问候，我正在访问欧洲核子研究组织 (CERN)，参加备受期待的 7 月 4 日星期三举行的希格斯粒子更新研讨会。我们都在想，他们是否会说出“我们发现了希格斯粒子”这句话，但还有更多详细信息值得关注。至少，我希望能获得一些不错的 书籍素材。（我个人并没有在“搜寻希格斯粒子”，就像在海鲜餐厅吃饭的人并没有“去钓鱼”一样，但你们懂我意思。）记住希格斯粒子 101，以及我们为什么需要它。
如果可能的话，我将在研讨会期间在 CV 上进行现场博客。研讨会将于日内瓦时间早上 9 点开始，这个时间是为了方便在墨尔本进行同步直播，供参加 ICHEP 会议的人员收看。对于美国的朋友来说，这不太方便：东部时间是凌晨 3 点，太平洋时间是午夜（7 月 3 日/4 日）。这是 研讨会公告，当然，欧洲核子研究组织 (CERN) 也会有 现场网络直播。或者至少尝试一下；上次安排类似活动还是在去年 12 月，当时的直播信号很快就因为负载过重而崩溃了。我确信我不会是唯一一个进行现场博客的人：这里有 Aidan Randle-Conde 和 Tommaso Dorigo。
那么我们在寻找什么呢？你不能通过查看探测器中的单个事件来找到希格斯粒子，然后说“是的！就是它！”。首先，你根本看不到希格斯粒子；它衰变得太快了。其次，希格斯粒子衰变成的任何东西都可以通过其他方式产生。所以实验人员寻找的是一个微小的“凸起”——在某个特定能量下某个过程的发生率有所提高。这表明存在一个质量等于该能量的粒子，其衰变产生了额外的事件。这是 ATLAS 去年公布的结果——看到了 126 GeV 处的凸起吗？
当然，我们需要统计数据来判断任何给定的特征是否可能是真实的。我们以“西格玛”（sigma）为单位说话——我们正在观察的值与预期值相差的标准偏差数。换句话说，我们收集的数据是由于随机涨落而产生的，而不是因为我们看到了真实效应的可能性有多大？三西格玛涨落发生的概率小于 0.3%，这被认为是“证据”，就像我们在 12 月份得到的那样。五西格玛结果发生的概率小于百万分之一；这符合“发现”某个东西的标准，而这正是大家所期待的。
当然，事情比这要复杂得多。我们有两个实验在收集数据，CMS 和 ATLAS。两者都是大型多用途探测器；大型强子对撞机 (LHC) 在其中将质子碰撞在一起，它们会探测到喷射出的电子、光子、μ子以及各种强子。如果希格斯粒子确实存在，那么这两个实验在寻找它时应该具有可比的灵敏度——因此我们希望在两个探测器中看到类似的信号。如果两者都在完全相同的位置以很高的统计显著性看到信号，但又不够五西格玛，那么就很难抗拒在心理上将它们结合起来，并得出希格斯粒子总证据超过五西格玛的结论。（尽管也有 理由抵抗……）
除了比较不同的实验，我们还想比较每个实验内的不同衰变渠道，并且我们想比较实验与理论。在标准模型中，一旦确定了希格斯粒子的质量，就没有其他自由参数可以调整了；你可以对希格斯粒子可能衰变到的任何粒子的产生率做出精确的预测。偏离这些预测就意味着你没有精确地找到标准模型希格斯粒子——但也许是它的一个近亲？
如果希格斯粒子确实潜伏在 125 GeV 处，那么大自然给了我们一个很好的机会，因为希格斯粒子（如果它是简单的标准模型版本）应该会衰变成各种不同的粒子，我们可以分别研究每一种。每一种实验可能性都是一个不同的“衰变渠道”。以下是这个质量下简单希格斯粒子的预测。（请注意，在某些情况下，这些粒子本身会快速衰变。）
为了确保你真正找到的是希格斯粒子，你需要检查它是否以正确的百分比衰变成所有不同的衰变渠道。然而，并非所有最终状态都同样容易找到。当希格斯粒子衰变成夸克或胶子时，它会释放出喷射状的粒子流，这些粒子流往往会被其他过程的背景噪声所淹没。如果它衰变成 W、Z 或 τ 粒子，然后这些粒子又衰变成夸克和胶子（这种情况经常发生），也是如此。因此，我们最喜欢的过程是希格斯粒子完全衰变成轻子和光子。事实上，去年 12 月的许多兴奋（包括上面的 ATLAS 图）都来自于观察双光子事件，尽管这些事件发生的概率预计不到 1%。衰变成四个带电轻子（电子或μ子）时，可能会发生这种情况（当希格斯粒子变成两个 Z 粒子，而每个 Z 粒子又衰变成带电轻子时），其发生概率约为 0.01%，但它们非常容易被发现，因此也是一个受欢迎的衰变渠道。随着数据的增加，他们当然希望在与其他衰变渠道的比较方面做得更好。
所以，这就是我们在寻找的东西。在某个特定能量下是否有过多的事件，足以宣布发现？它们在两个实验之间是否一致？总体发生率是否与标准模型的预测一致？不同衰变渠道的发生率是否彼此兼容？
希格斯玻色子不是一条路的尽头；它是一个 桥梁，从一个世界通向另一个世界。它是我们使标准模型完整的最后一个粒子，但它也为我们提供了通往未知领域（无论是暗物质、超对称、额外维度还是其他什么）的途径。可悲的是，我们没有可靠的地图；我们只能过桥，看看它把我们带到哪里。
