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科学家们第一次观察到著名的希格斯玻色子，它负责传递质量，与宇宙中最重的粒子相互作用。

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艺术家对布伦格勒-希格斯场的想象。

当科学家们在2012年宣布发现希格斯玻色子时，它是粒子物理学标准模型的巨大胜利，这是亚原子物质的主要理论。这个粒子被预言可以解释为什么其他粒子有质量。但是找到这个粒子并不是故事的结尾--相反，它只是一个开始。还需要进行额外的测量，以证明科学家发现的粒子与标准模型所预测的是相同的，而不是类似的，而是不同的。此外，许多关于希格斯粒子如何作用于其他粒子的细节，以及为什么它具有它所具有的特性仍然是神秘的。

今天，物理学家们报告了一项重要的观察结果，它可以帮助我们理解这个迷人的粒子，并阐明质量的起源。利用大型强子对撞机(LHC)，世界上最强大的粒子加速器，位于法国-瑞士边界的CERN实验室，科学家们观测到的碰撞不仅产生了希格斯玻色子，而且还产生了一个顶夸克和它的反物质对手--一个反顶夸克。

这些夸克是已知的最重要的基本粒子，以前从未见过希格斯玻色子作为碰撞的产物。我是这一声明背后的一个团队的科学家，我们都非常兴奋。在这些测量之前，我们只能间接地证明夸克和希格斯玻色子是如何相互作用的。现在我们可以近距离观察这些交易。

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大型强子对撞机(LHC)

神秘的质量

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希格玻色子是在1964年首次被预测的，它的能量场--希格希场--弥漫整个宇宙。当基本的亚原子粒子与这个能量场相互作用时，他们的想法是，它们获得了质量。但有趣的是，理论预测表明希格斯玻色子本身的质量要比我们观测到的要高得多。

这样做的原因很微妙。希格斯玻色子自身的质量来自两个来源:一个部分直接来自于它与希格斯场的相互作用，但还有另一个间接的贡献。就像所有的亚原子粒子一样，希格斯玻色子可以短暂地转换成其他粒子--例如，上夸克、W和Z玻色子，甚至是对希格斯玻色子的粒子。在这种波动状态下，这些转化的粒子也可以与希格希场相互作用，并间接地影响希格希玻色子的质量。

这种对希格斯质量的贡献是巨大的，除非顶夸克和W、Z和希格斯玻色子的影响能够非常精确地抵消这个质量。目前看来，这似乎不太可能(当然也无法解释)，所以这是一个严重的谜团。因此，理解希格斯玻色子和上夸克之间的相互作用是很重要的，试图揭示这个紧迫的难题。

除了悬而未决的问题关于希格斯玻色子的质量本身,还有另一个理由顶夸克之间的关系感兴趣,希格斯玻色子。顶夸克是与希格斯场相互作用最多的粒子--我们知道这一点，因为它是已知最重的粒子，粒子根据它们处理电场的强度而获得质量。

顶夸克和希格斯粒子之间的亲密关系可能为我们提供了一个发现自然界新粒子的有利途径。由于希格斯玻色子是如何产生质量的，所以未被发现的粒子很有可能首先出现在希格斯场扮演重要角色的碰撞中。因此,事件同时顶夸克和希格斯玻色子的出现是一个有吸引力的新物理实验室调查。

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在大草堆中寻找一根针

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新的结果来自两个实验操作在LHC:CMS和ATLAS。ATLAS与CMS合作的发现发表在物理评论快报上;阿特拉斯团队今天提交发表了他们的观察。这两项实验也在2018年在意大利博洛尼亚举行的大型强子对撞机物理会议上做了演示。

每一项实验都在一组千万亿对质子的碰撞中碰撞，并记录了10多亿次的碰撞。其中，只有几百个碰撞同时产生了一个希格斯玻色子和一个顶夸克/反夸克对。确定这些事件是极具挑战性,因为顶夸克只有1%的碰撞中产生希格斯玻色子的结果。即使是这些令人生畏的数字也无法传达这些测量所涉及到的真正困难，顶夸克和反夸克衰变为三个粒子与希格斯玻色子衰变为两个“女儿”(可分裂的次级产物)。

因此，今天所报告的每一种事件都涉及至少8个不同的对象。需要复杂的算法来观察这8个物体，并确定哪些子粒子来自哪个父粒子。这个过程使用复杂的统计技术,包括神经网络和决策树。这些测量在智力上的努力是非常惊人的，而这正是我们所需要的。

大型强子对撞机将继续碰撞质子通过12月,然后将停产两年升级和翻新的加速器及其实验。它将在2021年被逆转，从那时到2030年，LHC的科学合作预计将比2011年到2018年的数据多出30倍。

未来的数据将会是前所未有的，这让粒子物理学家们兴奋不已。如果在围绕希格斯玻色子的物理学中发现了令人惊讶的东西，CMS和ATLAS团队将会找到它们。参与这个过程的人非常高兴，对发现未来可能带来的惊喜表示兴奋。