北京时间 2 月 18 日消息，据国外媒体报道，科学家们发现了希格斯玻色子罕见衰变的首个证据，从而扩大了我们对奇怪的量子宇宙的理解。
2012 年的诺贝尔物理学奖表彰了一项突破性的发现：希格斯玻色子的发现。近 50 年前，物理标准模型预测，存在这样一种亚原子粒子。希格斯玻色子十分不稳定，生产后会迅速衰变为质量更小的离子，如两个光子（轻粒子）。
现在，在瑞士，欧洲核子研究组织的大型强子对撞机的研究人员使用 ATLAS 和 CMS，发现了罕见的希格斯玻色子衰变的证据，其中该亚原子粒子衰变为一个光子和两个轻粒子。轻粒子是一种可以带电或不带电的基本粒子。（例如，电子和μ子就是两种带电的轻粒子。）具体而言，研究人员发现证据，可以证明希格斯玻色子可以衰变成一个光子和一对电子，或一个光子和一对电荷相反的μ子。
通过使用标准模型，科学家能够预测出，希格斯玻色子可以衰变成不同的基本粒子，其中比较 “普遍”的一种是衰变成两个光子。他们还可以估计出，希格斯玻色子衰变成不同粒子组合的频率，但希格斯玻色子衰变成一个光子和两个轻粒子却十分罕见。
在这种衰变类型中，希格斯玻色子在生成后迅速变成一个光子和一个被科学家们称为 “虚拟光子”粒子。这个 “虚拟光子”（也称为 “离壳光子”）接着马上衰变成其他粒子。而在这个衰变类型中，“虚拟光子”则衰变成了两个轻粒子。大型强子对撞机 ATLAS 实验室的粒子物理学家詹姆斯 · 比彻姆说，该 “虚拟光子”具有非常小的非零质量，而普通光子则完全没有质量。
在一项新的研究中，大型强子对撞机的研究人员发现了希格斯玻色子罕见衰变的首个证据。
比彻姆补充说，这两个 “撞击了热量计的”轻粒子 “彼此非常接近”。大型强子对撞机的热量计，可以阻止粒子碰撞产生的粒子。当该工具阻止或 “吸收”了粒子时，科学家便可以发现和研究它们。
虽然科学家们已经预测希格斯玻色子应该存在这种类型的衰变，但比彻姆说，这一新的发现是 “该希格斯玻色子极罕见衰变模式的第一个证据”。
但是，比彻姆接着补充说，研究团队想要直接观察到这种罕见的衰变，或许需要等到他们在接下来的高亮度大型强子对撞机项目中，将设备升级之后。（这将在 LHC Run 3 之后进行。本研究中使用的数据来自于 Run 2，即 2015 年开始到 2018 年结束的第二轮大型强子对撞机运行。Run 3 将于 2022 年 3 月开始。）
ATLAS 的一份声明写道：“随着高亮度 LHC 项目预期可以提供大量的数据，研究希格斯玻色子的罕见衰变将成为新常态。”
通过研究这类罕见的衰变，科学家们可以探索超越标准模型的新物理可能性。比彻姆表示，标准模型解释了我们现实宇宙中的很多事物，但其中并不包括重力或暗物质。人们认为，已知宇宙中 80% 的物质为不发光且无法被直接观测到的暗物质。然而，科学家们至今还不清楚暗物质到底是什么。
他说：“我们一直在尝试拓展标准模型。我们必须找到一个窗口或传送门，从我们的世界进入这个黑暗的未知世界。其中一个希望就是希格斯玻色子。”比彻姆还解释，这个 “黑暗的未知世界”涵盖了标准模型以外的物理学。
但是，目前也无需过于兴奋。比彻姆说，新的研究 “并未提供任何关于希格斯玻色子进入该’黑暗未知世界’的新信息”。但是，他也强调，“新研究证明，我们可以较为轻松地寻找到这种罕见的现象”——这可以推动全面的探索。
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