作者 Emma stein | 发布日期 2018 年 08 月 29 日 12:59
欧洲核子研究组织（CERN）再度宣布什格斯波色子的一大研究里程碑，在大型强子对撞机
中第一次观察到希格斯玻色子衰变为底夸克。搞懂希格斯玻色子衰变，可以帮助物理学家
们理解为什么宇宙具有质量。
科学家寻觅上帝粒子“希格斯玻色子（Higgs Boson）”逾 40 年，终于在 2012 年透过
大型强子对撞机（LHC）发现，在粒子每 10 亿次碰撞中只会产生那么一次，是极罕见的
高能物理现象。
根据希格斯机制，希格斯玻色子负责给予其他基本粒子质量，即基本粒子因与希格斯场耦
合而获得质量；在粒子物理学标准模型中，预测希格斯玻色子应该最常衰变为基本粒子底
夸克-反底夸克对，机率占 56.1%，底夸克质量约质子 4 倍。
希格斯玻色子质量为 126 GeV（或者说是质子质量 133 倍），在粒子对的高能碰撞中产
生，此时他们被加速到接近光速，寿命（mean lifetime）极短，平均只有 1.6×10 -22
秒，所以说，科学家不可能直接观测到希格斯玻色子，只能从它衰变的产物去回推性质
。
而 2012 年宣布发现希格斯玻色子时，物理学家就是依赖于衰变后的产物 Z 玻色子、W
玻色子和光子，但不是底夸克，原因非常简单：这些特定的衰变物更容易被识别出来。
大型强子对撞机内粒子对每次碰撞都会喷溅次原子副产物，最常见的即底夸克，但它们会
再迅速衰变成其他类型的粒子，也就是说，想从这“粒子雨”找回最初来自希格斯玻色子
的 2 个底夸克有如大海捞针。
直到今年 8 月 28 日，参与大型强子对撞器配备七大实验探测器之二：超环面仪器（
ATLAS）与紧凑缈子线圈（CMS）的团队才再一次兴奋宣布，理论终于证实，我们明确观察
到希格斯玻色子衰变成底夸克-反底夸克对！这也表明理论预测与实验数据存在强烈一致
性，反过来又会对基本物理学思想产生严格限制条件。
理论计算，希格斯玻色子衰变产物的百分比为：底夸克（58%）、W 玻色子（21%），Z 玻
色子（6%），τ 轻子（2.6%）和光子（ 0.2%），而这次关键结果是验证底夸克预测正确
无误。
借由发现希格斯玻色子与已知粒子的相互作用，科学家们也许能探测到新物理现象，比如
一小部分希格斯玻色子可能在衰变过程中产生暗物质粒子。
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