|G1=物理学
|1=zh-cn:里; zh-hk:裏; zh-tw:裡;
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{{Infobox Particle
|name = 希格斯玻色子
| image = [[File:Candidate Higgs Events in ATLAS and CMS.png|无框]]
| caption =在[[大型强子对撞機机]]觀观测到的因質质子碰撞而产生的希格斯玻色子候选事件:上方的[[緊湊渺子线圈]]实驗验展示出衰變变为两个光子(黃虛虚线与绿实线)的事件,下方的[[超環环面儀仪器]]实驗验展示衰變变为四个[[緲子]](红徑跡径迹)的事件。<ref group="註注">其他种碰撞过程也会发生這这类事件。探测涉及到在特定能量[[顯显著性差异]]地出现這这类事件。</ref>
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|status = 确认<ref name=sciencemag0314>{{cite news|url=http://www.sciencemag.org/news/2013/03/higgs-boson-positively-identified|title=Higgs Boson Positively Identified|publisher=Science|date=2013-03-14|accessdate=2013-03-14|||}}</ref><ref name=CERN0314>{{cite news|url=http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/03/new-results-indicate-new-particle-higgs-boson|title=New results indicate that new particle is a Higgs boson|publisher=CERN|date=2013-03-14|accessdate=2013-03-14|||}}</ref>
|symbol = H<sup>0</sup>
|theorized =[[弗朗索瓦·恩格勒]]<br />[[罗伯特·布繞绕特]]<br />[[彼得·希格斯]]<br />[[傑杰拉德·古拉尼]]<br />[[卡尔·哈庚]]<br />[[湯汤姆·基博尔]]
|discovered = [[大型强子对撞機机]](2011年{{连接号}}2013年)
| CASNo = 81774-97-2
| CASNo_ref={{cascite|correct|CAS}}
|mass = {{nowrap|125.09 GeV(CMS+ATLAS)}}
{{nowrap|(统計誤计误差:±0.21)}}
{{nowrap|(系统誤误差:±0.11)}}<ref>{{cite arXiv|last1=ATLAS |last2=CMS |eprint=1503.07589 |title= Combined Measurement of the Higgs Boson Mass in pp Collisions at √s=7 and 8 TeV with the ATLAS and CMS Experiments|date=26 March 2015 |version= }}</ref>
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'''希格斯玻色子'''({{lang-en|Higgs boson}})是[[标準模型]]裏的一种[[基本粒子]],是一种[[玻色子]],[[自旋]]为零,[[宇称]]为正值,不带[[电荷]]、[[色荷]],极不穩稳定,生成后会立刻[[衰變变]]。希格斯玻色子是[[希格斯场]]的[[量子|量子激发]]。根据[[希格斯機机制]],基本粒子因与希格斯场耦合而獲获得質质量。假若希格斯玻色子被證证实存在,則则[[希格斯场]]应该也存在,而[[希格斯機机制]]也可被确认为基本无誤误。{{noteTag|按照[[規规范场论]],媒介相互作用的基本粒子不能带有質质量,但由于[[希格斯機机制]],基本粒子与遍布于宇宙的[[希格斯场]]耦合,因此獲获得質质量。沒有希格斯场,則则原子无法存在,因为电子的質质量会變变得极微小,会以近光速逃逸出原子的束縛;希格斯场決定了原子的存在,也因此決定了物質质,甚至人类的存在。希格斯场的物理性質质是当今粒子物理学的中心問題问题之一。<ref name="OnyisiFAQ">{{cite web|last=Onyisi|first=Peter|title=Higgs boson FAQ|url=https://wikis.utexas.edu/display/utatlas/Higgs+boson+FAQ|publisher=University of Texas ATLAS group|accessdate=2013-01-08|date=2012-10-23|quote=The Higgs field is extremely important in particle physics|||}}</ref><ref name="strasslerFAQ2">{{cite web|last=Strassler|first=Matt|title=The Higgs FAQ 2.0|url=http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/the-higgs-particle/the-higgs-faq-2-0/|publisher=Prof Matt Strassler|accessdate=8 January 2013|date=2012-10-12|quote=[Q] Why do particle physicists care so much about the Higgs particle?<br />[A] Well, actually, they don’t. What they really care about is the Higgs ''field'', because it is ''so'' important. [emphasis in original]|||}}</ref><ref name=Gunion/>{{rp|11<!--The central problem today in partical physics is to understand the physics of the Higgs sector-->}}}}<ref name=sciencemag0314/><ref name=CERN0314/><ref name=Griffiths>{{citation| last= Griffiths| first= David|title=Introduction to Elementary Particles|edition=2nd revised| publisher=WILEY-VCH |year=2008|isbn= 978-3-527-40601-2}}</ref>{{rp|401-405}}
物理学者用了四十多年時时间尋寻找希格斯玻色子的蹤跡迹。[[大型强子对撞機机]](LHC)是全世界至今为止最昂贵、最复杂的实驗設验设施之一,其建成的一个主要任务就是尋寻找与觀观察希格斯玻色子与其它种粒子。<ref name="Strassler article">{{cite web|last=Strassler|first=Matt|title=The Known Particles – If The Higgs Field Were Zero|url=http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/the-known-apparently-elementary-particles/the-known-particles-if-the-higgs-field-were-zero/|publisher=Article by Dr Matt Strassler of Rutgers University|accessdate=13 November 2012|date=8 October 2011|quote=The Higgs field: so important it merited an entire experimental facility, the Large Hadron Collider, dedicated to understanding it|||}}</ref>2012年7月4日,[[欧洲核子研究組織组织]](CERN)宣布,LHC的[[緊湊渺子线圈]](CMS)探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子(超过背景期望值4.9个标准差),[[超環环面儀仪器]](ATLAS)测量到质量为126.5GeV的新玻色子(5个标准差),这两种粒子极像希格斯玻色子。<ref name=cern1207/>2013年3月14日,[[欧洲核子研究組織组织]]发表新聞闻稿正式宣布,先前探测到的新[[粒子]]暫時时被确认是希格斯玻色子,具有零[[自旋]]与偶[[宇称]],這这是希格斯玻色子应该具有的两种基本性質质,但有一部分实驗結验结果不尽符合理论預测,更多数据仍在等待处理与分析。<ref name=sciencemag0314/><ref name=CERN0314/>{{noteTag|2015年12月15日,CERN的两組獨组独立研究团队分別别表示,初步发现新粒子的可能蹤跡迹。更具体的說说, ATLAS与CMS实驗验团队,分析13 TeV質质子碰撞数据,在双光子谱的750 GeV附近,发现中度超額事件。在之后四个月内,理论学者们寫写出超过300篇关于此事件的论文。一些物理学者猜测,假若属实,則则新粒子可能是[[超对称粒子]]、由两种奇异[[夸克]]組组成的粒子、六倍質质量的希格斯玻色子或者是由更大質质量粒子衰變变后的产物。<ref>{{cite web | url =http://www.nature.com/news/zoo-of-theories-showcased-in-publications-on-lhc-anomaly-1.19757?WT.ec_id=NEWSDAILY-20160420 | title =Zoo of theories showcased in publications on LHC anomaly | last =Castelvecchi | first =Davide | date =10 Apr 2016 | publisher =Nature}}</ref>2016年,通过分析更多数据,物理学者总結结,這这异常只是统計计漲落。<ref>{{cite web
| url =https://particlebites.aas.org/?p=3904
| title =Updates from ICHEP: 750 GeV bump (and other things we didn’t find)
}}</ref>}}
希格斯玻色子是因物理学者[[彼得·希格斯]]而命名。<ref group="註注">术语「“玻色子」”是为了紀纪念印度物理学者[[萨特延德拉·玻色]]而命名。玻色子的[[自旋]]为整数,其物理行为可以用[[玻色-爱因斯坦统計计]]描述,不遵守[[泡利不相容原理]],即处于單獨单独一个[[量子態态]]上的粒子数目不受限制。</ref>他是于1964年提出希格斯機机制的六位物理学者中的一位。2013年10月8日,因为“[[次原子粒子]]質质量的[[希格斯機机制|生成機机制理论]],促进了人类对這这方面的理解,并且最近由[[欧洲核子研究組織组织]]属下[[大型强子对撞機机]]的[[超環环面儀仪器]]及[[緊湊緲子线圈]]探测器发现的[[基本粒子]]證证实”,[[弗朗索瓦·恩格勒]]、[[彼得·希格斯]]榮獲获2013年[[诺贝尔物理学奖]]。<ref name=nobel>{{cite web | title = The 2013 Nobel Prize in Physics | publisher = Nobel Foundation | url = http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2013 | accessdate = 2013-10-09 | | | }}</ref>
== 概述 ==
{{File2|zh-hans=Standard Model of Elementary Particles zh-hans.svg|zh-hant=Standard Model of Elementary Particles zh-hant.svg|thumb|300px|在[[标準模型]]中的[[费米子]]有六种是[[夸克]](以紫色表示),有六种是[[轻子]](以绿色表示),除了费米子以外,還还有四种[[規规范玻色子]](以红色表示),以及希格斯玻色子(以黄色表示)。}}
[[File:Interactions among elementary particles.png|250px|缩略图|右|基本粒子间交互作用关係系]]
本篇文章将希格斯玻色子简称为「“希子」”。
=== 标準模型 ===
在[[粒子物理学]]裏,[[标準模型]]是一种被广泛接受的框架,可以描述[[强相互作用|强力]]、[[弱相互作用|弱力]]及[[电磁力]]這这三种[[基本力]]及組组成所有[[物質质]]的[[基本粒子]]。除了引力以外,[[标準模型]]可以合理解释這这世界中的大多数物理现象。<ref name=Griffiths/>{{rp|49-52}}<ref name=TiplerLlewellyn2003>{{cite book|author1=Paul A. Tipler|author2=Ralph Llewellyn|title=Modern Physics|year=2003|publisher=W. H. Freeman|isbn=978-0-7167-4345-3}}</ref>{{rp|603-604}}
早期的标準模型所倚賴赖的[[規规范场论]]闡明,基本力是源自于[[規规范不變变性]],{{noteTag|[[規规范不變变性]]指的是物理系统对于[[希格斯机制#U(1)希格斯機机制|規规范變換变换]]的不變变性。例如,在[[电磁学]]裏,对[[电勢势]]<math>V</math>与[[磁向量勢势]]<math>\mathbf{A}</math>做規规范變換变换
:<math>V'=V-\frac{\partial \lambda}{\partial t}</math>、
:<math>\mathbf{A}'=\mathbf{A}+\nabla\lambda</math>,
其中,<math>\lambda</math>是任意函数。
這这动作不会改變变电场与磁场。}}是由[[規规范玻色子]]来传遞递。規规范场论严格規规定,規规范玻色子必須须不带有質质量,因此,传遞递电磁相互作用的規规范玻色子(光子)不带有質质量。光子的質质量的确經经实驗證验证实为零。藉此类推,传遞递弱相互作用的規规范玻色子(W玻色子、Z玻色子)应该不带有質质量,可是实驗證验证实W玻色子与Z玻色子的質质量不为零,這顯这显示出早期模型不夠够完善,因此須须要建立特別機别机制来賦赋予W玻色子、Z玻色子它们所带有的質质量。<ref name=Griffiths/>{{rp|372-373}}
=== 希格斯機机制 ===
在1960年代,几位物理学者研究出一种機机制,其能夠够利用[[自发对称性破缺]]来賦赋予基本粒子質质量,{{noteTag|[[对称性]]是物理系统对于某种變換变换的不變变性,例如,在二维空间裏,圓圆圈擁拥有[[旋轉转对称性]],因为对于圓圆心作旋轉转,圓圆圈不会顯显示出任何變变化。对称性可以对物理系统的行为做出某种程度的约束,例如,假若用蘋苹果做引力实驗验,則则可发现,不论在甚麼么地方,[[劍橋剑桥]]、[[南极]]或[[赤道]],蘋苹果都会因引力掉落到地上,這这是引力实驗验对于位置移动的对称性,称为平移对称性,由于引力实驗验具有平移对称性,不论在甚麼么地方,蘋苹果都会因引力掉落到地上。总結结,若能知道物理系统所遵守的对称性,則则可預期這这物理系统的行为。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|147-150}}}}同時时又不会牴觸触到規规范场论。這機这机制被称为[[希格斯機机制]],{{noteTag|按照規规范场论,[[規规范玻色子]]所遵守的物理定律必須滿须满足規规范不變变性,因此不带質质量,然而,[[希格斯機机制]]对于为甚麼么有些規规范玻色子带有質质量給出解释。理论物理学者进一步提出,希格斯機机制可能是所有[[基本粒子]]獲获得質质量的物理機机制:[[费米子]]藉著应用希格斯機机制于希格斯场与费米子场的[[湯汤川耦合]]而獲获得質质量。只有希子不倚賴赖希格斯機机制獲获得質质量。不过儘管希格斯機机制已被證证实,它仍旧不能給出所有質质量,而只能将質质量賦赋予某些基本粒子。例如,像[[質质子]]、[[中子]]一类复合粒子的質质量,只有约1%是歸归因于将質质量賦赋予[[夸克]]的希格斯機机制,剩餘约99%是夸克的动能与[[强交互作用]]的零質质量[[膠子]]的能量。<ref>{{cite journal|url=http://physicstoday.scitation.org/doi/10.1063/1.882879|pages=11–13|title=Mass Without Mass I: Most of Matter|journal=Physics Today|volume=52|issue=11|author=Frank Wilczek|doi=10.1063/1.882879}}</ref>}}希格斯機机制已被实驗證验证实。但是,物理学者仍旧不清楚关于希格斯機机制的諸诸多細节。
這機这机制假定宇宙遍布著[[希格斯场]],其能夠够与某些基本粒子相互作用,并且利用[[自发对称性破缺]]使得它们獲获得質质量。{{noteTag|[[希格斯场]]是根据标準模型假定遍布于宇宙的一种[[场 (物理)|基本场]]。假若這这希格斯场不为零,則则电弱相互作用所遵守的对称性物理定律的会被打破。<ref group="註注">电弱对称性被希格斯场的最低能量態态(称为基態态)打破。更高的能量態态不会允許這许这狀況发生,因此在非常高溫温狀況下,規规范玻色子的質质量应该是零。</ref>希格斯场的存在觸触发了希格斯機机制,使得负责传遞递弱作用力的規规范玻色子带有質质量,因此弱作用力是短程力。
作用力的有效距离与传遞递粒子的質质量成反比。<ref>{{cite book
|title=The Physical Universe: An Introduction to Astronomy
|url=https://archive.org/details/physicaluniverse00shuf_239
|isbn=9780935702057
|pages=[https://archive.org/details/physicaluniverse00shuf_239/page/n123 107]–108
}}</ref>在标準模型裏,作用力倚賴虛赖虚粒子完成传遞递的动作。這这些虛虚粒子的运动与彼此之间的相互作用被能量時时间不确定性原理所限制。因此,虛虚粒子的質质量越大,能量也越大,則则存活時时间越短,移动距离也越短。虛虚粒子的質质量決定了它与其它粒子相互作用的最遠远距离,也決定了它所传遞递的作用力的距离。基于同样的理由,零質质量或几乎零質质量的粒子可以传遞递长程力。既然实驗證验证实,弱作用力是短程力,這这意味著涉及的規规范玻色子必带有大質质量。這这大質质量結结论已被实驗验测量證证实。
理论物理学者进一步提出,這这同样的希格斯场可以解释为甚麼么其它种基本粒子(轻子、夸克)也带有質质量。希格斯機机制对于几种粒子的物理性質质的預测都能夠够与实驗結验结果相符合。{{noteTag|name=predictions}}}}相关理论在70年代被纳入粒子物理学的标準模型。
=== 希格斯玻色子 ===
希子是伴隨著随着希格斯场的带質质量玻色子,是希格斯场的[[量子|量子激发]]。{{noteTag|name=particlevibration|根据量子场论,所有万物都是由一个或多个[[量子场]]制成,每一种基本粒子是其对应量子场的微小振动,就如同光子是电磁场的微小振动,夸克是夸克场的微小振动,电子是电子场的微小振动,引力子是引力场的微小振动等等。<ref name="Carroll2012">{{cite book|author=Sean Carroll|title=The Particle at the End of the Universe: How the Hunt for the Higgs Boson Leads Us to the Edge of a New World|date=13 November 2012|publisher=Penguin Group US|isbn=978-1-101-60970-5}}</ref>{{rp|32-33}}}}假若能證证实希子存在,就可以推论希格斯场存在,就好像從觀从观察海面的波浪可以推论出海洋的存在。<ref name=CERN2014>{{cite web
| url =http://cds.cern.ch/record/1998492
| title =The origins of the Brout-Englert-Higgs mechanism
| date =21 Jan 2014
| publisher =CERN
| quote =The Higgs boson is the visible manifestation of the Higgs field, rather like a wave at the surface of the sea. }}</ref>不僅仅如此,希格斯機机制也可被确认为基本无誤误。<ref name="OnyisiFAQ"/>在那時时期,雖虽然還还沒有任何直接證证据可以證证实希格斯粒子存在,由于希格斯機机制所給出的準确預测,物理学者认为,希格斯機机制极有可能正确无誤误。到了1980年代,希格斯粒子的存在与否已成为在粒子物理学裏最重要的[[未解決的物理学問題问题]]之一。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|7-9}}
标準模型明确指出,希子的存在很難證难证实。与其它粒子相比较,制造希子需要极大的碰撞能量,必須须建造超级[[粒子加速器]]来提供這这样大的能量,而且,每一次碰撞制造出其它粒子的可能性比制造出希子的可能性大很多,即使希子被制成,它也会非常迅速地[[衰变]]成別别的粒子(平均壽寿命为{{val|1.56|e=-22|u=s}}),因此难以被检测到,只能倚靠辨认与分析衰變变产物,才可推断出它们大概是源自于希子,而不是源自于其它粒子。此外,很多其它种衰變变过程也会顯显示出类似的跡迹象,這这使得尋寻找希子有如大海撈針针。只有依靠先进的超级粒子加速器与精準的探测器,物理学者才可觀观测数之不尽的粒子碰撞事件,将獲获得的紀錄纪录数据加以分析,尋寻找出希子的蛛絲丝马跡迹,然后再进一步分析,計计算希子存在的可能性,确定所得到的結结果绝对不是来自偶发事件。<ref name="CERNHiggsFAQ">{{cite web|url=http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2012/28/News%20Articles/1459456?ln=en|title=Frequently Asked Questions: The Higgs!|work=The Bulletin|publisher=CERN|accessdate=18 July 2012|||}}</ref>
再华丽、再精緻的理论,也需要通过实驗验加以證证实,才会被正式接受,否則则只能視视为高談谈大论。物理学者很希望能夠證够证实希子是否存在。但是,早先從从实驗验得到的数据只能讓让他们判別别希子是否可能存在于某个質质量值域。为了弥補這补这不足,[[欧洲核子研究組織组织]]在[[瑞士]]建成了[[大型强子对撞機机]](LHC)。它是全世界最先进的粒子加速器。它的主要研究目标之一就是證证实希子是否存在。<ref name="Strassler article"/><ref name="quigg">{{cite web|author=Chris Quigg|date=February 2008|url=http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-coming-revolutions-in-particle-physics&page=3|title=The coming revolutions in particle physics|work=Scientific American|pages=38–45|accessdate=2009-09-28|||}}</ref>
2013年,LHC的物理学者已确定发现希子,這这发现强烈支持某种希格斯场瀰漫于空间。当今,LHC仍旧在如火如荼地蒐集数据,试图明白希格斯场的性質质。<ref name=CERN0314/><ref name="CERN Nov 2012">{{cite web
|last=Del Rosso
|first=A.
{| class="wikitable" style="float:right; margin:0 0 1em 1em; font-size:85%; width:354px;"
|-
| {{nowrap|[[File:AIP-Sakurai-best.JPG|x150px]] [[File:Higgs, Peter (1929) cropped.jpg|x150px]]}}<br />左图:5位榮獲获2010年[[櫻井奖]]的物理学者:從从左至右,基博尔、古拉尼、哈庚、恩格勒、布繞绕特。右图:第6位榮獲获2010年[[櫻井奖]]的物理学者:希格斯。
|}
物理学者认为物質质是由基本粒子組组成,這这些基本粒子彼此之间相互影響响的基本力有四种。根据[[規规范场论]],为了滿满足[[希格斯機机制#局域規规范不變变性|局域規规范对称性]],必須须引入传遞递基本力的規规范玻色子。特別别而言,传遞递电磁力的規规范玻色子就是光子。1954年,[[杨振宁]]与[[罗伯特·米尔斯]]试图将這这关于电磁力的点子延伸至其他种基本力,他们提出了[[杨-米尔斯理论]],但是規规范场论預测規规范玻色子的質质量必須须为零,而零質质量玻色子传遞递的是类似电磁力的长程力,不適用于像弱核力或强核力一类的短程力。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|212}}
怎样才能夠够使得传遞递短程力的規规范玻色子獲获得質质量?物理学者在[[凝聚態态物理学]]的[[超导现象|超导理论]]裏找到重要暗示。1950年,俄国物理学者[[维塔利·金茲堡]]与[[列夫·郎道]]提出[[金兹堡-朗道方程|金兹堡-朗道理论]],他们建议,在[[超导体]]裏,瀰漫著一种特別别的场,能夠够使得光子獲获得有效質质量,但他们并沒有明确地描述這这特別别场。1957年,[[约翰·巴丁]]、[[利昂·库珀]]、[[约翰·施里弗]]共同創创建了[[BCS理论]],他们认为,由电子組组成的[[库珀对]],形成了這这特別别场。規规范对称性被這这特別别场隱藏起来,因此造成自发对称性破缺──雖虽然对称性仍旧存在于描述這这物理系统的方程式,但是方程式的某种解并不具有這这对称性。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|213-215}}
[[南部阳一郎]]于1960年将自发对称性破缺的概念引入粒子物理学。他建议,假定夸克与反夸克的質质量为零,則则生成它们的能量成本很低,如同电子们在超导体裏凝聚为库珀对,它们会在真空裏凝聚为夸克对,使得强相对作用的[[手徵对称性]]被打破,夸克会因此獲获得質质量。他又指出,在這機这机制裏,還还会出现一种新的零質质量玻色子,即[[π介子]],由于[[上夸克]]、[[下夸克]]的質质量不等于零,π介子的实际質质量不等于零,只是比其他种介子的質质量都轻很多。<ref name=Peskin/>{{rp|669-670}}<ref name=Ellis/>{{rp|3}}1962年,[[傑杰福瑞·戈德斯通]]提出[[戈德斯通定理]],对于這这类零質质量玻色子的性質质給予描述。根据這这定理,当[[連續连续性|連續连续]][[对称性]]被[[自发对称性破缺|自发打破]]后必会生成一种零質质量玻色子,称为[[戈德斯通玻色子]]。带質质量粒子比较難难制成,[[粒子加速器]]必須须使用很高的能量来碰撞制成带質质量粒子。零質质量粒子案例跟重質质量粒子案例不同,零質质量粒子很容易制成,或者可從从缺失能量或动量推测其存在。然而,事实并非如此,物理学者无法做实驗验找到其存在的任何蛛絲丝马跡迹,這这事实意味著整个理论可能有瑕疵。<ref name=Griffiths/>{{rp|378-381}}1963年,[[菲利普·安德森]]发表论文指出,对于非相对论性的[[超导体]]案例,假若是規规范对称性被打破,則则不一定会出现戈德斯通玻色子,他进一步猜测,這機这机制应该可以加以延伸来处理相对论性案例,但他并沒有明确地給出一个相对论性案例。這这论述遭到未来诺贝尔化学奖得主[[沃特·吉尔伯特]]强烈反对。<ref name=Ellis/>{{rp|3}}<ref>Philip Anderson: "Plasmons, gauge invariance and mass." In: ''Physical Review.'' '''130''', 1963, p. 439–442</ref>
1964年,[[弗朗索瓦·恩格勒]]和[[罗伯特·布繞绕特]]领先于8月,<ref name=Englert>
{{Cite journal |last=Englert |first=François|last2=Brout |first2=Robert|year=1964 |title=Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons |journal=Physical Review Letters |volume=13 |issue=9 |pages=321–23 |doi=10.1103/PhysRevLett.13.321 |bibcode=1964PhRvL..13..321E}}
</ref>緊接著,[[彼得·希格斯]]于10月,<ref name=higgs508>
|journal=Physical Review Letters |volume=13 |issue=16 |pages=508–509 |doi=10.1103/PhysRevLett.13.508
|bibcode=1964PhRvL..13..508H}}
</ref>隨随后,[[傑杰拉德·古拉尼]]、[[卡尔·哈庚]]和[[湯汤姆·基博尔]]于11月,<ref>
{{Cite journal |last=Guralnik |first=Gerald |last2=Hagen |first2=C. R. |last3=Kibble |first3=T. W. B.|year=1964 |title=Global Conservation Laws and Massless Particles |journal=Physical Review Letters |volume=13 |issue=20 |pages=585–587 |doi=10.1103/PhysRevLett.13.585 |bibcode=1964PhRvL..13..585G}}
</ref>這这三个研究小組组分別獨别独立地发表论文,宣布研究出相对论性模型。古拉尼于1965年、<ref>{{cite journal |author=G.S. Guralnik |year=2011 |title=GAUGE INVARIANCE AND THE GOLDSTONE THEOREM – 1965 Feldafing talk |journal=Modern Physics Letters A |volume=26 |issue=19 |pages=1381–1392 |doi=10.1142/S0217732311036188 |arxiv=1107.4592v1|bibcode = 2011MPLA...26.1381G }}</ref>希格斯于1966年、<ref>{{Cite journal|first=Peter |last=Higgs |year=1966 |title=Spontaneous Symmetry Breakdown without Massless Bosons |journal=Physical Review |volume=145 |issue=4 |pages=1156–1163 |doi=10.1103/PhysRev.145.1156 |bibcode = 1966PhRv..145.1156H }}</ref>基博尔于1967年<ref>{{Cite journal|first=Tom |last=Kibble |year=1967 |title=Symmetry Breaking in Non-Abelian Gauge Theories |journal=Physical Review |volume=155 |issue=5 |pages=1554–1561 |doi=10.1103/PhysRev.155.1554|ref=harv|bibcode = 1967PhRv..155.1554K }}</ref>,又分別别更进一步发表论文探討這这模型的性質质。這这三篇1964年论文共同表明,假若将局部規规范不變变性理论与自发对称性破缺的概念以某种特別别方式链接在一起,則则[[規规范玻色子]]必然会獲获得質质量。<ref name=milestone/>1967年,[[史蒂文·溫温伯格]]与[[阿卜杜勒·萨拉姆]]各自獨独立地应用希格斯機机制来打破电弱对称性,并且表述希格斯機机制怎样能夠併够并入稍后成为[[标準模型]]一部分的[[謝谢尔登·格拉肖]]的[[电弱理论]]。<ref>
{{cite journal
| author=S.L. Glashow
| publisher=Almquvist and Wiksell
| location=Stockholm
}}</ref>溫温伯格指出,這这过程应该也会使得费米子獲获得質质量。<ref name=Ellis/>{{rp|3}}
关于規规范对称性的自发性破缺的這这些劃時划时代论文,最初并沒有得到学术界的重視视,因为大多数物理学者认为,[[規规范理论|非阿贝尔規规范理论]]是个死胡同,无法被[[重整化]]。1971年,荷兰物理学者[[马丁纽斯·韋韦尔特曼]]与[[傑杰拉德·特·胡夫特]]发表了两篇论文,證证明杨-米尔斯理论(一种非阿贝尔規规范理论)可以被重整化,不论是对于零質质量規规范玻色子,還还是对于带質质量規规范玻色子。自此以后,物理学者开始接受這这些理论,正式将這这些理论纳入主流。<ref name=Ellis/>{{rp|5}}
從這从这些理论孕育出的电弱理论与改善后的标準模型,正确地預测了[[中性流|弱中性流]]、W玻色子、Z玻色子、[[頂顶夸克]]、[[魅夸克]],并且準确地計计算出其中一些粒子的性質质与質质量。{{noteTag|name=predictions|搭建于希格斯機机制上的电弱理论与标準模型极为成功,這这可以從从检驗验它们对于W玻色子与Z玻色子質质量的預测而得知:W玻色子質质量預测为80.390 ± 0.018 GeV,测量为80.387 ± 0.019 GeV,Z玻色子質质量預测为91.1874 ± 0.0021,测量为91.1876 ± 0.0021 GeV。对于Z玻色子存在的理论預测也被实驗證验证实。理论給出的其它預测,包括[[中性流|弱中性流]]、[[膠子]]、[[頂顶夸克]]、[[魅夸克]],它们的存在都已經经过严格实驗验核试。}}很多在這这领域給出重要贡獻的物理学者后来都獲获得了诺贝尔物理学奖与其它享有聲声望的奖賞赏。发表于《[[现代物理评论]]》的一篇1974年文章表示,至今为止,這这些理论推导出的答案符合实驗結验结果,但是,這这些理论到底是否正确仍旧无法确定。<ref name="Bernstein 1974">{{cite journal|author=Jeremy Bernstein |title=Spontaneous symmetry breaking, gauge theories, the Higgs mechanism and all that |journal=Reviews of Modern Physics |year=1974 |volume=46 |issue=1 |page=7 |url=http://www.calstatela.edu/faculty/kaniol/p544/rmp46_p7_higgs_goldstone.pdf |accessdate=2012-12-10 |ref=harv |bibcode=1974RvMP...46....7B |doi=10.1103/RevModPhys.46.7 |||}}</ref>{{rp|9,36(footnote),43–44,47}} 权威著作《希格斯狩獵猎者指南》的作者指明,标準模型擁拥有驚惊人的成功。现今,粒子物理学的核心問題问题就是了解希格斯区的相关理论。<ref>{{cite journal
| last =Peter
| first =Higgs
}}</ref>
=== 物理评论快報报1964年-{zh-hans:里程碑;zh-tw:里程碑}-论文 ===
六位物理学者分別别发表的三篇论文,在《[[物理评论快報报]]》50周年庆祝文獻裏被公认为-{zh-hans:里程碑;zh-tw:里程碑}-论文。<ref name=milestone>{{Cite document
|url=http://prl.aps.org/50years/milestones#1964
|title=Physical Review Letters - 50th Anniversary Milestone Papers
|
|
}}</ref>2010年,他们又榮獲获[[櫻井奖|理论粒子物理学櫻井奖]]。<ref>{{Cite web|url=http://www.aps.org/units/dpf/awards/sakurai.cfm|title=American Physical Society - J. J. Sakurai Prize Winners|accessdate=2011-07-26|||}}</ref>同年,在他们之间,又发生了一点争執执,万一因此獲获得[[诺贝尔物理学奖]],由于每一年只能授予給三位傑杰出人士,而现在有六位人士做出了关鍵贡獻,到底应该頒发物理学最榮譽誉的奖給哪三位人士?(結结果,[[弗朗索瓦·恩格勒]]和[[彼得·希格斯]]獲获得了2013年诺贝尔物理学奖。)
1964年8月,恩格勒团队发表了三頁论文,他们假定存在有复值标量场(即希格斯场),其数值在量子真空裏不等于零,然后使用[[费曼图]]方法演示出規规范玻色子怎样獲获得質质量。恩格勒团队并沒有提到任何关于希子的信息。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|221-222}}<ref name=Englert/>稍后,希格斯獨独立发表论文概述怎样能夠够应用局域規规范对称性来迴回避戈德斯通定理,他并沒有給出模型明确顯显示戈德斯通玻色子被抵銷销。<ref>{{cite journal
| last =Higgs
| first =P. W.
| pages =132-133
| date =1964
| doi =10.1016/0031-9163(64)91136-9}}</ref>不久之后,希格斯发表第二篇论文,他更仔細的表述這迴这回避方法,給出一个可行模型,并且用這这模型演示出規规范向量场怎样吃掉戈德斯通玻色子,因此獲获得質质量。他将這这篇论文被呈送給《[[物理快報报]]》,但是令人驚惊訝地沒有被接受。他无法理解,为什麼么同样的学术刊物,会接受一篇关于「“带質质量規规范玻色子可能存在」”的论文,又会否決一篇描述「“带質质量規规范玻色子实际模型」”的文章。希格斯不因此而氣气餒,他又添加了一些内容,從从他給出的模型,他預测另外存在一种带質质量玻色子,后来知名为「“希格斯玻色子」”<ref name="Carroll2012"/>{{rp|223-224}}<ref name=higgs508/>希格斯的1966年论文推导出希子的衰變機变机制;只有带質质量玻色子可以[[衰變变]],假若找到衰變变的跡迹象,就可以證证实希子存在。<ref name=Ellis>{{citation
| last =Ellis
| first =John
}}</ref>{{rp|4-5}}
古拉尼团队论文提到了恩格勒团队与希格斯先前分別獨别独立发表的论文。古拉尼团队论文是唯一对于整个希格斯機机制給出完整分析的论文。這这论文也推导出希子的存在,但是希格斯的希子具有質质量,而古拉尼团队的希子不具有質质量,這結这结果令人疑問问两种希子是否相同。在2009年与2011年发表的两篇论文中,古拉尼解释,在古拉尼团队給出的模型裏,取至最低阶近似,玻色子的質质量为零,但是這質这质量的数值沒有被任何理论限制;取至较高阶,玻色子可以獲获得質质量。<ref>{{Cite journal | author=G.S. Guralnik | title=The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles | journal=International Journal of Modern Physics A| year=2009 | volume=24 | issue=14 | pages=2601–2627 | doi=10.1142/S0217751X09045431 | arxiv=0907.3466|bibcode = 2009IJMPA..24.2601G }}</ref><ref>{{cite arxiv |title=Guralnik, G.S. The Beginnings of Spontaneous Symmetry Breaking in Particle Physics. Proceedings of the DPF-2011 Conference, Providence, RI, 8–13 August 2011|date=11 October 2011|eprint=1110.2253v1 |author1=Guralnik |class=physics.hist-ph}}</ref>
希格斯機机制不但解释了規规范玻色子怎样獲获得質质量,還还預测這这些玻色子与标準模型的[[费米子]]之间的耦合。經经过在[[大型正负电子对撞机]](LEP)和[[SLAC 国家加速器实驗验室|史丹佛线性加速器]](SLAC)做精密测量实驗验,很多預测都已經经核对證证实,因此确认大自然实际存在這这一機机制。<ref>{{cite web |url=http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/ |title=LEP Electroweak Working Group |accessdate=2011-12-16 |||}}</ref>但物理学者仍旧不清楚希格斯機机制到底是怎样发生,他们希望能從尋从寻找希子所得到的結结果獲获得一些這这方面的證证据。
== 理论 ==
[[File:Mexican hat potential polar with details.svg|右|缩略图|200px|[[#基礎础术语|希格斯勢势]]与希格斯场 <math>\phi</math> 的关係系形狀好似一頂顶[[自发对称性破缺|墨西哥帽]]。帽頂顶为希格斯勢势的局域最大值,其希格斯场为零(<math>\phi=0</math>);帽子谷底的任意位置为希格斯勢势的最小值,其希格斯场不为零(<math>\phi>0</math>)。对于繞著绕着帽子中心軸轴 <math>\hat{z}</math> 的旋轉转,帽頂顶的位置不變变,而帽子谷底的任意位置会改變变,因此帽頂顶具有旋轉转对称性,而帽子谷底的任意位置不具有旋轉转对称性。]]
{{main|希格斯機机制}}
[[量子力学]]的[[真空]]与一般认知的真空不同。在量子力学裏,真空并不是全无一物的空间,[[虛虚粒子]]会持續续地[[隨機随机]]生成或湮灭于空间的任意位置,這这会造成奥妙的量子效应。将這这些量子效应纳入考量之后,空间的最低能量態态,是在所有能量態态之中,能量最低的能量態态,又称为[[基態态]]或「“真空態」态”。最低能量態态的空间才是量子力学的[[自由空间#真空的本質质|真空]]。描述物理系统的方程式所具有的对称性,這这最低能量態态可能不具有,這这现象称为自发对称性破缺。<ref name=Ellis/>
在标準模型裏,为了滿满足局域規规范不變变性,[[規规范玻色子]]的質质量必須設须设定为零;但這这不符合实驗觀验观察結结果──W玻色子与Z玻色子都已經经通过做实驗验检驗验确实擁拥有質质量。因此,這这些玻色子必須须倚賴赖其它种機机制或作用来獲获得質质量。
如右图所示,假定有一种遍布于宇宙的复值[[希格斯场]] <math>\phi</math> ,而[[#基礎础术语|希格斯勢势]]与希格斯场 <math>\phi</math> 的关係系形狀好似一頂顶[[自发对称性破缺|墨西哥帽]],最低能量態态不在帽頂顶,而是在帽子谷底,在這这裡有无窮多个简併并的最低能量態态,其对应的希格斯场不等于零。每一个最低能量態态位置都不具有旋轉转对称性。在這这无窮多个最低能量態态之中,只有一个最低能量態态能夠够被实现,旋轉转对称性因此被打破,造成自发对称性破缺,因此使規规范玻色子獲获得質质量,同時时生成一种零質质量玻色子,称为[[戈德斯通玻色子]],而希子則则是伴隨著随着希格斯场的粒子,是希格斯场的振动。<ref group="註注" name=particlevibration/>但這这戈德斯通玻色子并不符合实际物理。通过选择適当的[[規规范场论|規规范]],戈德斯通玻色子会被抵銷销,只存留带質质量希子与带質质量規规范玻色子。总括而言,利用自发对称性破缺,使得規规范玻色子獲获得質质量,這这就是希格斯機机制。在所有可以賦赋予規规范玻色子質质量,而同時时又遵守[[規规范场论|規规范理论]]的可能機机制中,這这是最简單单的機机制。<ref name=Griffiths/>{{rp|378-381}}
按照希格斯機机制,复值希格斯场(两个[[自由度 (物理学)|自由度]])与零質质量規规范玻色子([[橫场]],如同光子一样,具有两个自由度)被變換变换为带質质量标量粒子(希子,一个自由度)与带質质量規规范玻色子(戈德斯通玻色子變換变换为一个[[縱场]],加上先前的橫场,共有三个自由度),自由度守恒。<ref>{{cite book
| last =Guidry
| first =Mike
}}</ref>
[[费米子]]也是因为与希格斯场相互作用而獲获得質质量,但它们獲获得質质量的方式不同于W玻色子、Z玻色子的方式。在[[规范场论]]裏,为了滿满足[[規规范场论|局域規规范不變变性]],必須設须设定费米子的质量为零。通过[[湯汤川耦合]],费米子也可以因为自发对称性破缺而獲获得質质量。<ref name=Peskin>{{cite book
| last1 =Peskin
| first1 =Michael
}}</ref>{{rp|689ff}}
=== 标準模型希子的性質质 ===
稍微复杂一点,但更实际一点,在[[最小标準模型]](minimal standard model)裏,希格斯场是复值二重態态,是由两个复值标量场,或四个实值标量场組组成,其中,两个带有电荷,两个是中性。在這这模型裏,還还有四个零質质量規规范玻色子,都是橫场,如同光子一样,具有两个自由度。总合起来,一共有十二个自由度。自发对称性破缺之后,一共有三个規规范玻色子会獲获得質质量、同時时各自添加一个縱场,总共有九个自由度,另外還还有一个具有两个自由度的零質质量規规范玻色子,剩下的一个自由度是带質质量的希子。三个带質质量規规范玻色子分別别是[[W及Z玻色子|W<sup>+</sup>、W<sup>-</sup>和Z玻色子]]。零質质量規规范玻色子是光子。<ref name=Gunion>{{citation | last =Gunion | first =John | title =The Higgs Hunter's Guide | publisher =Westview Press | edition =illustrated, reprint | year =2000 | isbn =9780738203058}}</ref>{{rp|1-3}}由于希格斯场是标量场(不会因[[劳侖茲變換变换]] 而改變变),希子不具有[[自旋]]。希子不带电荷,是自己的[[反粒子]],具有[[CP破坏|CP-偶性]]。<ref name=Griffiths/>{{rp|401-405}}<ref name=Bernardi>{{Citation| last =Bernardi| first =G.| title =Higgs Bosons: Theory and Searches| year =2012| url =http://pdg.lbl.gov/2012/reviews/rpp2012-rev-higgs-boson.pdf| accessdate =2016-03-03| | | }}</ref>{{rp|7,8}}
标準模型并沒有預测希子的質质量。<ref name=atlas-higgs-diagrams>{{cite web|title=Explanatory Figures for the Higgs Boson Exclusion Plots |url=http://atlas.ch/news/2011/simplified-plots.html |work=ATLAS News |publisher=CERN |accessdate=6 July 2012 |||}}</ref>假若質质量在115和180 GeV之间,則则能量尺度直到[[普朗克尺度]](10<sup>19</sup> GeV)上限,标準模型都有效。<ref name=Bernardi/>{{rp|7,8}}基于标準模型的一些不令人滿满意的性質质,許许多理论学者认为[[后标準模型]]的新物理会出现于TeV能量尺度。<ref>{{cite conference
|arxiv=1005.1676
|title=Beyond the Standard Model
|last=Lykken |first=Joseph D.
|booktitle=Proceedings of the 2009 European School of High-Energy Physics, Bautzen, Germany, 14 - 27 June 2009
|year=2009}}</ref>希子(或其他的电弱对称性破缺機机制)能夠够具有的質质量的尺度上限是1.4 TeV;超过此上限,标準模型變变得不相容,因为对于某些散射过程違反了[[么正性]]。<ref name=Tilman2012>{{cite book
|title=Lectures on LHC Physics
|first=Tilman |last=Plehn
|publisher=Springer
|isbn=3642240399
|at=Sec. 1.2.2}}</ref>现今,学术界有超过一百种不同关于希格斯質质量的理论預测。<ref name=Higgs-mass>{{cite arxiv |author=T. Schücker |year=2007 |title=Higgs-mass predictions |class=hep-ph |eprint=0708.3344|pages=pp. 20}}</ref>
理论而言,希子的質质量或許许可以间接估計计。在标準模型裏,希子会造成一些间接效应。最值得注意的是,希格斯迴回路会造成W玻色子質质量和Z玻色子質质量的小額度修正。通过整体擬合從从各个对撞機獲机获得的精密电弱数据,可以估計计希子的質质量为{{val|94|+29|-24|u=GeV}},或小于{{val|152|u=GeV}},[[希格斯玻色子的实驗验探索#统計计学术语|置信水平]]95%。<ref name=Bernardi/>{{rp|12-14}}<ref>{{Cite web |url=http://lepewwg.web.cern.ch/LEPEWWG/ |title=The LEP Electroweak Working Group |accessdate=2011-12-16 |||}}</ref>
希子可能会与前面提到的标準模型粒子相互作用,但也可能会与詭诡祕的[[大質质量弱相互作用粒子]]相互作用,形成[[暗物質质]],這这在近期天文物理学研究领域裏,是很重要的论題题。<ref>{{Citation| last = Jackson | first = C.B.| last2 = Servant| first2 = G.| last3 = Shaughnessy| first3 = Gabe| last4 = Tait| first4 = Tim| last5 = Taoso| first5 = Marco| title = Higgs in space!| journal = Journal of Cosmology and Astroparticle Physics| volume = 2010| issue = 4
| url = http://iopscience.iop.org/1475-7516/2010/04/004
| doi =10.1088/1475-7516/2010/04/004 }}
</ref><ref>Physics World, [http://physicsworld.com/cws/article/news/41218 "Higgs could reveal itself in Dark-Matter collisions''] . British Institute of Physics. Retrieved 26 July 2011.</ref>
=== 希子的制備备 ===
粒子对撞機机嘗试通过碰撞两束高能量粒子的方式来制備备希子。实际物理反应依使用的粒子与碰撞能量而定。<ref name="HprodLHC">{{cite journal
|title=Higgs production at the LHC
|first1=Julien |last1=Baglio |first2=Abdelhak |last2=Djouadi
|doi=10.1088/1742-6596/110/4/042030
|arxiv=0804.4146 |bibcode = 2008JPhCS.110d2030T }}
</ref>{{noteTag|name="production_rate"|物理学者估計计,制成希子的[[或然率]]非常微小,在每10<sup>10</sup>次碰撞中,大约只会制成1个希子。這这估算假設设大型强子对撞機机运作的質质心能量为7TeV。制成希子的总[[截面 (物理)|截面]]为10 [[靶恩#常用词头|皮靶]],<ref name="HprodLHC"/>而質质子-質质子碰撞的总截面为110[[靶恩#常用词头|毫靶]]。<ref>{{cite web
|url=http://lhc-machine-outreach.web.cern.ch/lhc-machine-outreach/collisions.htm
|title=Collisions
|-
|[[File:Higgs-gluon-fusion.svg|无框|upright=.7]]<br />膠子融合
|[[File:Higgs-Higgsstrahlung.svg |无框|upright=.7]]<br />希子制动輻辐射
|-
|[[File:Higgs-WZ-fusion.svg |无框|upright=.7]]<br />向量玻色子融合
|[[File:Higgs-tt-fusion.svg |无框|upright=.7]]<br />頂顶夸克融合
|}
* 膠子融合:[[膠子]]是负责传遞递[[强交互作用]]的[[玻色子]]。它们把[[重子]]内部的[[夸克]]捆綁在一起。假若碰撞粒子为重子,例如,在兆电子伏特加速器裏的[[質质子]]与[[反質质子]],或在大型强子对撞機机裏的質质子,則则最有可能发生两个膠子(<math>g</math> )碰撞在一起。制備备希子最简單单的方法就是两个膠子碰撞后,經经过虛虚[[夸克|夸克圈]]而形成希子。由于希子与粒子的耦合跟粒子的質质量成正比,粒子質质量越大,融合反应越容易发生。实际而言,只需要考慮虛虚[[頂顶夸克]](<math>t</math> )与虛虚[[底夸克]](<math>b</math> )的贡獻,它们是質质量最大的两种夸克。在兆电子伏特加速器、大型强子对撞機机裏,這这是主要反应,比任何其它反应的发生次数多十倍以上。<ref name="HprodLHC"/><ref name="HprodTeva"/>
* 希子制动輻辐射:假若基本费米子(<math>f</math> )与其反费米子(<math>\overline{f}</math> )相碰撞,例如夸克与反夸克相碰撞,或电子与正电子相碰撞,則则会形成一个虛虚W玻色子或虛虚Z玻色子,假若带有足夠够能量,則则可能会发射出希子。在大型正负电子对撞机裏,這这是主要反应,电子与正电子相碰撞形成虛虚Z玻色子。在兆电子伏特加速器裏,這这是第二主要反应。在大型强子对撞機机裏,這这是第三主要反应,因为是两束質质子相碰撞,与兆电子伏特加速器相比,大型强子对撞機机比较不容易制備备夸克与反夸克相碰撞。<ref name="HprodLHC"/><ref name="HprodTeva"/><ref name="HprodLEP"/>
* 向量玻色子融合:两个夸克分別别发射一个W玻色子或Z玻色子,然后以 <math>W^+W^-</math> 或 <math>ZZ</math> 方式合併并形成一个中性希子。在大型正负电子对撞机、大型强子对撞機机裏,這这是第二主要反应。例如,[[上夸克]]与[[下夸克]]分別别发射 <math>W^+</math> 与 <math>W^-</math> ,然后以 <math>W^+W^-</math> 方式合併并形成一个中性希子。<ref name="HprodLHC"/><ref name="HprodLEP"/>
* 頂顶夸克融合:两个[[膠子]](<math>g</math>)分別别衰變变为两个[[頂顶夸克]](<math>t</math> )[[反頂顶夸克]](<math>\overline{t}</math> )粒子对,然后 <math>t</math> 与 <math>\overline{t}</math> 合併并形成一个中性希子(<math>H^0</math> )。這这反应的发生次数很少(低过两个[[数量级]])。 <ref name="HprodLHC"/><ref name="HprodTeva"/>
=== 希子的衰變变 ===
[[File:Higgsdecaywidth.svg|缩略图|右|200px|标準模型所預测的希子[[衰變变|衰變寬变宽度]]与質质量有关。]]
[[File:HiggsBR.svg|缩略图|右|200px|标準模型所預测的希子的几种不同衰變变模式的[[分支比]]与質质量有关。]]
在[[量子力学]]裏,假若粒子有可能[[衰變变]]成一組質组质量较轻的粒子,則這则这粒子必会如此衰變变。<ref>{{cite web|url=http://www.guardian.co.uk/science/life-and-physics/2012/jun/22/higgs-boson-particlephysics|title=Why does the Higgs decay?|first=Lily|last=Asquith|work=Life and Physics|publisher=The Gaurdian|date=22 June 2012|accessdate=14 August 2012|||}}</ref>衰變变发生的[[機机率]]与几种因素有关:質质量差值、耦合强度等等。标準模型已将大多数這这些因素設设定,希子質质量是一个例外。假設设希子質质量为{{val|126|u=GeV}},則则标準模型預测[[平均壽寿命]](mean lifetime)大约为{{val|1.6|e=-22|u=秒}}。{{noteTag|name="meanlife"|在[[标準模型]]裏,質质量为{{val|126|u=GeV}}的希子,其总衰變寬变宽度預测为{{val|4.21|e=-3|u=GeV}}。<ref name="LHCcrosssections">{{cite journal|title=Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 2. Differential Distributions|author=LHC Higgs Cross Section Working Group |journal=CERN Report 2 (Tables A.1 – A.20)|arxiv=1201.3084|bibcode = 2012 |volume=1201 |year=2012 |page=3084 }}</ref>平均壽寿命 <math>\tau</math> 与衰變寬变宽度 <math>\Gamma</math> 的关係系为 <math>\tau = \hbar/\Gamma</math> ;其中, <math>\hbar</math> 是[[约化普朗克常数]]。}}
由于希子会与每一种「“已知」”带質质量基本粒子相互作用,希子有很多种不同的衰變变道。每种衰變变道都有其发生的機机率,称为[[分支比]](branching ratio),定义为這这种衰變变道发生的次数除以总次数。右图展示出,标準模型預测的几种不同衰變变模式的分支比与質质量之间的关係系。
在這这几种希子衰變变道之中,有一种衰變变道是分裂为费米子反费米子对。对于希子衰變变,产物質质量越大,則则耦合强度越大(呈线性或平方关係系)。<ref name=Griffiths/>{{rp|401-405}}因此,希子比较可能衰變变为较重的费米子,希子应该最常衰變变为頂顶夸克反頂顶夸克对。但是,這这种衰變变必須须遵守[[运动学]]约束,即希子質质量必須须大于{{val|346|u=GeV}},頂顶夸克質质量的两倍。假設设希子質质量为{{val|126|u=GeV}},則则标準模型預测最常发生的衰變变为底夸克反底夸克对,機机率为56.1%。第二常发生的衰變变是[[τ子|陶子]]反陶子对,機机率为6%<ref name="LHCcrosssections"/>。
希子也有可能分裂为一对带質质量規规范玻色子。对于這这模式,希子最有可能衰變变为一对W玻色子,假設设希子質质量为{{val|126|u=GeV}},則機则机率为23.1%。在這这之后,W玻色子可以衰變变为夸克与反夸克,或者,衰變变为轻子与微中子。這这最后一种模式不能被重建,因为无法探测到微中子。希子衰變变为一对Z玻色子会給出较乾净的訊讯号,若果Z玻色子会繼續继续衰變变为易探测的带电荷轻子反轻子对([[电子]]或[[緲子]])。假設设希子質质量为{{val|126|u=GeV}},則機则机率为2.9%。<ref name="LHCcrosssections"/>
希子還还可能衰變变为零質质量膠子,但是中间需要經经过夸克圈。<ref name=DJouadi1>{{cite journal
| last =DJouadi
| first =Abdelhak
| date =2008
| url =http://arxiv.org/abs/hep-ph/0503172
| doi =10.1016/j.physrep.2007.10.004}}</ref>对于這这模式,最常会經经过頂顶夸克圈,因为頂顶夸克最重,也因为如此,雖虽然這这是个單单圈图(one-loop diagram),而不是樹树图(tree-level diagram),它发生的衰變機变机率仍旧可觀观,不容忽略。假設设希子質质量为{{val|126|u=GeV}},則機则机率为8.5%。<ref name="LHCcrosssections"/>
比较稀有的是希子衰變变为零質质量光子,機机率为0.2%,這这过程中间需要經经过费米子圈或W玻色子圈。<ref name=DJouadi1/>由于光子的能量与动量可以非常準确地测量,衰變变粒子的質质量可以準确重建出来。所以,在探索低質质量希子的实驗验中,這这过程非常重要。<ref name=Bernardi/>{{rp|10}}<ref name="LHCcrosssections"/>
=== 另类模型 ===
所有应用希格斯機机制来解释質质量問題问题的模型中,最小标準模型只設设定了一个复值二重態态希格斯场,是最简單单的标準模型。其它模型的希格斯场可能会被延伸成具有更多二重態态或三重態态。[[双希格斯二重態态模型]](two-Higgs-doublet models, 2HDM)設设定了两个复值二重態态希格斯场,是在所有其它种模型中比较受到认可的模型,主要原因为<ref name=Gunion/>{{rp|195}}
# 在所有其它种模型中,它是最小、最简單单的模型。
# 它能夠够添加更多物理现象,例如,带电荷的希子。
# 它遵守标準模型的主要理论约束。
# 低能量超对称模型必須须具有這这种結结构。
双希格斯二重態态模型預言{{Link-en|五重態态|quintet}}标量粒子的存在:两个CP-偶性的中性希子 h<sup>0</sup>、H<sup>0</sup>,一个CP-奇性的中性希子 A<sup>0</sup>,和两个带电荷希子 H<sup>+</sup>、H<sup>-</sup>。不同版本的2HDM与最小标準模型的分辨方法主要建立于它们的耦合常数与希格斯衰變变的分支比都不相同。在模型I裏,一个二重態态能与所有种类的夸克耦合,另一个二重態則态则不能与任何夸克耦合。在模型II裏,一个二重態态能与[[上型夸克]](up-type quark)耦合,另一个二重態則态则与[[下型夸克]](down-type quark)耦合。<ref group="註注">上型夸克带有电荷+{{Frac|2|3}},[[上夸克]]、[[魅夸克]]、[[頂顶夸克]]都是上型夸克;下型夸克带有电荷−{{Frac|1|3}},[[下夸克]]、[[奇夸克]]、[[底夸克]]都是下型夸克。</ref><ref name=Branco1>{{cite journal
| last =Branco
| first =G. C.
|
|
}}</ref>[[超对称]]模型(SUSY)是标準模型的一种延伸,属于2HDM模型II。在超对称模型中,[[最小超对称模型]](MSSM)的希格斯機机制产生的希子数量最少。在最小标準模型裏,希子質质量基本而言是一个自由参数,只要小于TeV能量尺度就行。在MSSM裏,最轻的CP-偶性的中性希子h<sup>0</sup>的質质量上限大约为110-{{val|135|u=GeV}}。假若希子質质量在{{val|125|u=GeV}}左右,則则MSSM的模型参数会被强列约束。<ref name=Arbey>{{cite journal
| last =Arbey
| first =A.
}}</ref>
在[[艺彩理论]]({{lang|en|technicolor theory}})裏,两个强烈束縛的费米子所形成的粒子对扮演了希格斯场的角色。[[頂顶夸克凝聚理论]]({{lang|en|top quark condensate theory}})提出希格斯场被頂顶夸克与反頂顶夸克共同組组成的复合场替代的概念。有些模型完全不提供希格斯场,电弱对称性破缺是倚賴赖[[額外维度]]来达成。<ref>{{citation |first=C. |last=Csaki |first2=C. |last2=Grojean |first3=L. |last3=Pilo |first4=J. |last4=Terning |year=2004|title=Towards a realistic model of Higgsless electroweak symmetry breaking |journal=[[Physical Review Letters]] |volume=92 |issue=10 |pages=101802 |doi=10.1103/PhysRevLett.92.101802 |id= |pmid=15089195 |arxiv=hep-ph/0308038 |bibcode=2004PhRvL..92j1802C}}</ref><ref>{{citation |first=C. |last=Csaki |first2=C. |last2=Grojean |first3=L. |last3=Pilo |first4=J. |last4=Terning |year=2004 |title=Gauge theories on an interval: Unitarity without a Higgs |journal=[[Physical Review D]] |volume=69 |issue=5 |pages=055006 |doi=10.1103/PhysRevD.69.055006 |id= |last5=Terning |first5=John |arxiv=hep-ph/0305237|bibcode = 2004PhRvD..69e5006C }}</ref>
== 实驗验探索 ==
{{main|希格斯玻色子的实驗验探索}}
为了要制成希子,在粒子对撞機机裏,两道粒子束被加速到非常高能量,然后在[[粒子探测器]]裏相互碰撞,有時时候,异乎尋寻常地,会因此生成产物希子。但是希子会在生成后会在非常短暫時时间内发生衰變变,无法直接被探测到,探测器只能記錄记录其所有衰變变产物(「(“衰變变特徵」),從這”),从这些实驗验数据,重建衰變变过程,假若符合希子的某种衰變变道,則歸则归类为希子可能被生成事件。实际而言,很多种过程都会出现类似的衰變变特徵。很庆幸地是,标準模型精确地預言所有可能衰變变模式与对应的[[或然率]],假若探测到更多能夠够匹配希子衰變变特徵的事件,而不是更多不同于希子衰變变特徵的事件,則這则这应该是希子存在的强烈證证据。
在大型强子对撞機机裏,由于粒子碰撞生成希子的事件機机率非常稀有,大约为百億亿分之一,<ref group="註注" name="production_rate"/>很多其它种碰撞事件具有类似的衰變变特徵,物理学者必須须蒐集与分析几百万億亿个碰撞事件,只有顯显示出与希子相同衰變变特徵的事件才可被視视为是可能的希子衰變变事件。在确认发现新粒子之前,两个獨独立的粒子探测器(ATLAS与CMS)所觀观测到的衰變变特徵出自于背景隨機随机标準模型的事件機机率,都必須须低于百万分之一,也就是說说,觀观测到的事件数量比沒有新粒子的事件数量,两者之间相异的程度为5个[[标準差]]。更多碰撞数据能夠讓够让物理学者更为正确地辨认新粒子的物理性質质,從从而決定新粒子是否为标準模型所描述的希子,還还是其它种假想粒子。
低能量实驗設验设施可能无法找到希子,必須须建造一座高能量粒子对撞機机,這这对撞機還机还需要具有高亮度来确保蒐集到足夠够的碰撞数据。另外,還还需要高功能电脑設设施来有序处理大量碰撞数据(大约25[[petabyte]]每年)。至2012年为止,它的附属电脑設设施,[[全球大型强子对撞機計机计算網网格]](Worldwide LHC Computing Grid)已处理了超过三百万億亿(3×10<sup>14</sup>)个碰撞事件。這这是全球最大的[[網网格|計计算網网格]],隸隶属于它的170个电算設设施,散布在36国家,是以[[分布式计算]]的模式链接在一起。<ref>[http://wlcg.web.cern.ch/ Worldwide LHC Computing Grid main page] 14 November 2012: ''"[A] global collaboration of more than 170 computing centres in 36 countries ... to store, distribute and analyse the ~25 Petabytes (25 million Gigabytes) of data annually generated by the Large Hadron Collider"''</ref><ref>[http://lcg-archive.web.cern.ch/lcg-archive/public/overview.htm What is the Worldwide LHC Computing Grid? (Public 'About' page)] 14 November 2012: ''"Currently WLCG is made up of more than 170 computing centers in 36 countries...The WLCG is now the world's largest computing grid"''</ref>
=== 2012年7月4日以前的探索 ===
最早大規规模搜尋寻希子的实驗設验设施是[[欧洲核子研究組織组织]]的[[大型正负电子对撞機机]],它在1990年代开始运作,直到2000年为止,但它并沒有找到希子的确切存在證证据,這这是因为它的专长是精密测量粒子的性質质。{{noteTag|月球繞著绕着地球公轉時转时,它的引力所造成的潮汐现象,会使得LEP粒子軌轨道的总长度(~27km)每天延伸或收縮缩达1mm,這麼这么微小的差异也能夠够被LEP夠够测量得到。<ref name="Carroll2012"/>{{rp|63}}}}根据大型正负电子对撞機机所收集到的数据,标準模型希子的質质量下限被設设定为114.4 GeV,置信水平95%。<ref group="註注">就在大型正负电子对撞機机準備备关機机之前,曾經经探测到一些特別别值得注意的超額事件,但由于事件数量不夠够,主管單单位并沒有将其除役時时间延后,因为這这会耽擱大型强子对撞機机的建造。</ref>這这意味著假若希子存在,則则它应该会重于{{val|114.4|u=GeV/c2}}。<ref name="Yao 2006">{{cite journal|author=W. M. Yao|year=2006|3=|url=http://pdg.lbl.gov/2006/reviews/higgs_s055.pdf|title=Searches for Higgs Bosons|journal=Journal of Physics G|volume=33|issue=|page=1|arxiv=astro-ph/0601168|bibcode=2006JPhG...33....1Y|doi=10.1088/0954-3899/33/1/001|display-authors=1|author2=<Please add first missing authors to populate metadata.>|ref=harv|access-date=2011-12-18|||}}</ref>
[[费米实驗验室]]的[[兆电子伏特加速器]]繼继承了先前搜尋寻希子的任务。1995年,它发现了[[頂顶夸克]]。为了搜尋寻希子,設设施的功能被大大提升,但這这并不能保證证兆电子伏特加速器会发现希子。在那時时期,它是唯一正在运作中的超级对撞機机,[[大型强子对撞機机]]正在建造,[[超导超大型加速器]]計画计划已于1993年取消。历經经多年运作,兆电子伏特加速器只能对于更进一步排除希子質质量值域做出贡獻,由于能量与[[亮度]]无法与建成的大型强子对撞機競机竞争,于2011年9月30日除役。從从分析獲获得的实驗验数据,兆电子伏特加速器团队排除希子的質质量在100-{{val|103|u=GeV}}、147-{{val|180|u=GeV}}以内,[[置信水平]]95%。在能量115–{{val|140|u=GeV}}之间区域,超額事件的统計顯计显著性为2.5个[[希格斯玻色子的实驗验探索#统計计学术语|标準差]],這这对应于在550次事件中,有一次事件是歸归咎于统計计漲落。這結这结果仍旧未能达到5个标準差,因此不能夠够作定论。<!--read conclusion of report--><ref name=tev12>{{cite web
| title = Tevatron scientists announce their final results on the Higgs particle
| publisher = Fermilab press room
}}</ref>
[[欧洲核子研究組織组织]]的[[大型强子对撞機机]](LHC)的設計设计目标之一为能夠够确认或排除希子的存在。在瑞士[[日内瓦]]附近乡村的地底下,圓圆周为27 km的坑道裏,两个質质子束相撞在一起,最初以{{val|3.5|u=TeV}}每質质子束(总共{{val|7|u=TeV}}),大约为兆电子伏特加速器的3.6倍,未来還还可提升至{{nowrap|2 × 7 TeV}}(总共{{val|14|u=TeV}})。根据[[#标準模型希子的性質质|标準模型]],假若希子存在,則這麼则这么高能量的碰撞应该能夠够将它揭露出来。<ref name=Tilman2012 />這这是史上最复杂的科学設设施之一。在开啟启测试后僅僅仅仅九天,由于磁铁与磁铁之间电接連连缺陷,发生[[超导磁体|磁体失超]]事件,造成50多个超导磁铁被毀坏、真空系统被汙染,整个运作被迫延遲了14个月,直到2009年11月才再度重新运作 。<ref group="註注" name=quench>磁体失超指的是,由于[[超导磁铁]]的局部过热,失去超导性質质。假若发生磁体失超,[[电阻]]可能会重新出现,因此引起[[焦耳加热]](Joule heating),热能快速蔓延至整个磁铁,使得磁铁周围的冷卻劑剂开始沸腾。</ref><ref name=cern1015>{{cite web
|date=15 October 2008
|title=Interim Summary Report on the Analysis of the 19 September 2008 Incident at the LHC
}}</ref>
2010年3月,LHC开始緊鑼锣密鼓地进行数据搜集与分析。<ref name=cern0503>{{cite web |url=http://cdsweb.cern.ch/journal/CERNBulletin/2010/18/News%20Articles/1262593?ln=en |title=''CERN Bulletin'' Issue No. 18-20/2010 - Monday 3 May 2010 |publisher=Cdsweb.cern.ch |date=3 May 2010 |accessdate=7 December 2011 |||}}</ref>2011年12月,LHC的两个主要粒子探测器,[[超環环面儀仪器]](ATLAS)和[[緊湊緲子线圈]](CMS)的实驗验团队,已将希子的可能質质量值域縮缩小至115-130 GeV(ATLAS)与117-127 GeV (CMS)。另外,ATLAS在質质量范围125-{{Val|126|u=GeV}}探测到超額事件,统計顯计显著性为3.6个标準差,CMS在質质量范围{{Val|124|u=GeV}}探测到超額事件,统計顯计显著性为2.6个标準差。<ref name=nature1213>{{cite news |url=http://www.nature.com/news/detectors-home-in-on-higgs-boson-1.9632 |title=Detectors home in on Higgs boson |publisher=Nature News |date=13 December 2011 |accessdate=13 December 2011 |||}}</ref>由于[[统計顯计显著性]]并不夠够大,尚无法做結结论或甚至正式当作一个觀观察事件。但是,两个探测器都獨独立地在同样質质量附近检测出超額事件,這这事实使得粒子物理社团极其振奮奋,<ref>[http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-16158374 LHC: Higgs boson 'may have been glimpsed' – BBC News, 13 December 2011] – ''"two experiments at the LHC see hints of the Higgs at the same mass, fuelling huge excitement"'' ... ''"the simple fact that both Atlas and CMS seem to be seeing a data spike at the same mass has been enough to cause enormous excitement in the particle physics community."''</ref>期望能夠够在检驗验完畢2012年的碰撞数据之后,于明年年底排除或确认标準模型希子的存在。CMS团队发言人[[吉多•桐迺立]](Guido Tonelli)表示:「:“统計顯计显著性不夠够大,无法做定论。直到今天为止,我们所看到的与背景漲落或与玻色子存在相符合。更仔細的分析与這这精心打造的巨環环在2012年所贡獻出的更多数据必定会給出一个答案。」”<ref name="CERN 13 dec 2011">{{cite press|date=13 December 2011|title=ATLAS and CMS experiments present Higgs search status|url=http://press.web.cern.ch/press-releases/2011/12/atlas-and-cms-experiments-present-higgs-search-status|publisher=CERN Press Office|quote=the statistical significance is not large enough to say anything conclusive. As of today what we see is consistent either with a background fluctuation or with the presence of the boson. Refined analyses and additional data delivered in 2012 by this magnificent machine will definitely give an answer|accessdate=14 September 2012|||}}</ref>
=== 发现新玻色子 ===
| {{nowrap|[[File:2-photon Higgs decay.svg|x110px]] [[File:4-lepton Higgs decay.svg|x110px]]}}
|-
| [[费曼图]]展示,被緊湊緲子线圈与超環环面儀仪器探测到的低質质量(~125GeV)可能候选希子的最乾净制成与衰變变道。对于這質这质量,最主要制成機机制是膠子融合──两个[[膠子]]經经由一个[[夸克]]圈融合成希子。
左图是「“双光子道」:”:希子經经由一个夸克圈衰變变为两个光子。
右图是「“四轻子道」:”:希子衰變变为两个Z玻色子,每一个Z玻色子又轻子衰變变为一个轻子与一个反轻子(电子或緲子)。
对于在這这两个探测实驗验裏這这些衰變变道所做的分析,都达到统計顯计显著性大于5个[[希格斯玻色子的实驗验探索#统計计学术语|标準差]]<ref name="cmsdez14">{{Cite arXiv
|author=CMS collaboration |year=2014 |title=Precise determination of the mass of the Higgs boson and tests of compatibility of its couplings with the standard model predictions using proton collisions at 7 and 8 TeV |arxiv=1412.8662}}</ref><ref name="atlas4lepton14">{{Cite arXiv |author=ATLAS collaboration |year=2014 |title=Measurements of Higgs boson production and couplings in the four-lepton channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector |arxiv=1408.5191}}</ref><ref name="atlasdiphoton14">{{Cite arXiv |author=ATLAS collaboration |year=2014 |title=Measurement of Higgs boson production in the diphoton decay channel in pp collisions at center-of-mass energies of 7 and 8 TeV with the ATLAS detector |arxiv=1408.7084}}</ref>。
|}
2012年6月22日,[[欧洲核子研究組織组织]]发表聲声明,将要召开专題题討论会与新聞闻发布会,報报告关于尋寻找希子的最新研究結结果。<ref name="autogenerated1">{{cite web |url=http://indico.cern.ch/conferenceDisplay.py?confId=196564 |title=Press Conference: Update on the search for the Higgs boson at CERN on 4 July 2012 |publisher=Indico.cern.ch |date=22 June 2012 |accessdate=4 July 2012 |||}}</ref><ref name="autogenerated2">{{cite news|url=http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR16.12E.html|title=CERN to give update on Higgs search|publisher=CERN|date=22 June 2012|accessdate=2 July 2011|||}}</ref>不消一刻,謠谣言传遍了新聞闻媒体,記记者们与一些物理学者紛紛猜测欧洲核子研究組織组织是否会正式宣布證证实希子存在。<ref name="timeslive1">{{cite web |url=http://www.timeslive.co.za/scitech/2012/06/28/higgs-boson-particle-results-could-be-a-quantum-leap |title=Higgs boson particle results could be a quantum leap |publisher=Times LIVE |date=28 June 2012 |accessdate=4 July 2012 |||}}</ref><ref>[http://www.abc.net.au/news/2012-07-04/cern-prepares-to-deliver-higgs-particle-findings/4108622 CERN prepares to deliver Higgs particle findings] – Australian Broadcasting Corporation – Retrieved 4 July 2012.</ref>
7月4日,欧洲核子研究組織组织举行专題题討论会与新闻发布会宣布,緊湊緲子线圈发现质量为{{val|125.3|0.6|ul=GeV}}的新玻色子,标准差为4.9;<ref name=cms1207 /><ref name=cms1207b>{{Cite journal|author=CMS collaboration|title=Observation of a new boson with a mass near 125 GeV|journal=CMS-PAS-HIG-12-020|Volume=|issue=|pages=|doi=|date=2012|arxiv=|url=http://cdsweb.cern.ch/record/1460438|access-date=2012-07-12|||}}</ref>超環环面儀仪器发现质量为126.5GeV的新玻色子标准差为4.6。<ref name=atlas1207 /><ref name=atlas1207c>{{Cite journal|author=ATLAS collaboration|title=Observation of an Excess of Events in the Search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC|journal=ATLAS-CONF-2012-093|Volume=|issue=|pages=|doi=|date=2012|arxiv=|url=http://cdsweb.cern.ch/record/1460439|access-date=2012-07-12|||}}</ref>物理学者认为这两个粒子可能就是希子。欧洲核子研究組織组织的所长说:“从一个外行人的角度来说,我们已经发现希子了;但从一个内行人的角度来说,我们还需要更多的数据。”<ref name=cern1207>{{cite news |url=http://press.web.cern.ch/press-releases/2012/07/cern-experiments-observe-particle-consistent-long-sought-higgs-boson |title=CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson |publisher=CERN |date=4 July 2012 |accessdate=4 July 2012 |||}}</ref>
一旦将其它种类的緊湊緲子线圈相互作用纳入計计算,<ref name=cms1207 />這这两个实驗验达到局部[[统計顯计显著性]]5个[[希格斯玻色子的实驗验探索#统計计学术语|标準差]]──錯誤機误机率低于百万分之一。在新闻发布之前很长一段時时间,两个团队彼此之间不能互通訊讯息,這这样才能确保每一个团队得到的結结果不会受到另一个团队的影響响而发生任何偏差,這这也可以讓让两个团队各自獨独立得到的研究結结果可以彼此相互核对。<ref name="msnbc-discovery">{{cite news|url=http://www.msnbc.msn.com/id/47783507/ns/technology_and_science-science/t/hunt-higgs-boson-hits-key-decision-point|title=The hunt for the Higgs boson hits key decision point|publisher=MSNBC|date=2012-06-12|accessdate=2012-09-05|||}}</ref>
如此規规格的證证据,通过两个被隔离团队与实驗验的獨独立确定,已达到确定发现所需要的正式标準。欧洲核子研究組織组织的治学態态度非常严謹,不愿意引人非议;欧洲核子研究組織组织表明,新发现的粒子与希子相符,但是物理学者尚未明确地认定這这粒子就是希子,仍旧需要更进一步蒐集与分析数据才能夠够做定论。<ref name=cern1207 />換换句話說话说,從从实驗觀验观测顯显示,新发现的玻色子可能是希子,很多物理学者都认为非常可能是希子,现在已經證经证实有一个新粒子存在,但仍旧需要更进一步研究這这粒子,必需排除這这粒子或許许不是希子的任何可疑之处。
7月31日,[[欧洲核子研究組織组织]]的[[緊湊緲子线圈]]小組组和[[超環环面儀仪器]]小組组分別别提交了新的探测結结果的论文,将這这种疑似希子的粒子的質质量确定为緊湊緲子线圈的125.3 GeV(统計誤计误差:±0.4、系统誤误差:±0.5、统計顯计显著性:5.8个标準差)<ref name=cms1207>{{cite web | url = http://cms.web.cern.ch/news/observation-new-particle-mass-125-gev | title = Observation of a New Particle with a Mass of 125 GeV | first = Lucas | last = Taylor | date = 2012-07-04 | work = CMS Public Website | publisher = CERN | accessdate = 2012-07-05 | | | }}</ref><ref name="cms-0731">{{Cite |url=http://arxiv.org/pdf/1207.7235 |title=Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC |author=CMS Collaboration |date=31 July 2012 |accessdate=15 August 2012}}</ref>和超環环面儀仪器的126.0 GeV(统計誤计误差:±0.4、系统誤误差:±0.4、统計顯计显著性:5.9个标準差)。<ref name=atlas1207>{{cite web|title=Latest Results from ATLAS Higgs Search |publisher=ATLAS |url=http://www.atlas.ch/news/2012/latest-results-from-higgs-search.html |date=2012-07-04 |accessdate=2012-07-04 |||}}</ref><ref name="atlas-0731">{{Cite |url=http://arxiv.org/abs/1207.7214 |title=Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC |author=ATLAS Collaboration |date=31 July 2012 |accessdate=15 August 2012 |||}}</ref>
2013年3月14日,[[欧洲核子研究組織组织]]发布新聞闻稿表示,先前探测到的新[[粒子]]是希子。<ref name=sciencemag0314/><ref name=CERN0314/>
=== 确认希子 ===
[[File:Event display of a 4-muon candidate in the ATLAS detector.png|右|缩略图|200px|在超環环面儀仪器裏,4-緲子候选事件示意图。]]
[[File:3D view of an event recorded with the CMS detector in 2012 at a proton-proton centre of mass energy of 8 TeV.png|右|缩略图|200px|在緊湊緲子线圈探测器裏,從質从质心能量为8 TeV的質质子-質质子碰撞事件記錄记录数据制作出的三维绘景图。]]
2013年3月14日,欧洲核子研究組織组织公开确认:
:"緊湊緲子线圈小組组与超環环面儀仪器小組组已对這这粒子所擁拥有的自旋、宇称可能会产生的狀況仔細分析比较,這这些都指向零自旋与偶宇称(符合标準模型的两个对于希子的基要判据)。這这事实,再加上测量到的新粒子与其它粒子彼此之间的相互作用,强烈顯显示這这就是希子。<ref name="CERN0314" />
這这也是第一个被发现的基本[[标量粒子]]。<ref group="註注">标量粒子是一种自旋为零的粒子,這这术语出自量子场论,指的是对于[[洛伦兹变换]]的某种變換变换性質质</ref><ref name="WSJ 14 March 2013">{{cite news|last=NAIK|first=GAUTAM|title=New Data Boosts Case for Higgs Boson Find|url=http://online.wsj.com/article/SB10001424127887324077704578359850108689618.html|accessdate=15 March 2013|newspaper=[[Wall Street Journal]]|date=2013-03-14|quote='We've never seen an elementary particle with spin zero,' said Tony Weidberg, a particle physicist at the University of Oxford who is also involved in the CERN experiments|||}}</ref>以下列出几个检试這这125GeV粒子是否为希子的实驗項验项目:<ref name="strassler nov 2012">{{cite web|last=Strassler|first=Matt|title=Higgs Results at Kyoto|url=http://profmattstrassler.com/2012/11/14/higgs-results-at-kyoto/|work=Of Particular Significance: Conversations About Science with Theoretical Physicist Matt Strassler|publisher=Prof. Matt Strassler's personal particle physics website|accessdate=10 January 2013|date=2012-11-14|||}}</ref><ref name="when higgs">{{cite web|last=Adam Falkowski (writing as 'Jester')|title=When shall we call it Higgs?|url=http://resonaances.blogspot.co.uk/2013/02/when-shall-we-call-it-higgs.html|publisher=Résonaances particle physics blog|accessdate=7 March 2013|date=2013-02-27|||}}</ref>
* 玻色子:只有玻色子才能夠够衰變变为两个光子。從从实驗验已觀观常到這这125GeV粒子能夠够衰變变为两个光子,因此,這这粒子是玻色子。<ref name="dieter July 2012"/>
* 零自旋:這这可以從从检驗验衰變变模式證证实。在初始发现之時时,觀观察到125GeV粒子衰變变为两个光子,根据[[朗道-杨定理|对称性定律]],可以排除自旋为1,剩下两个候选自旋为0或2。這这決定于衰變变产物的运动軌轨道是否有嗜好方向,假若沒有,則则自旋为0,否則则,自旋为2。2013年3月,125GeV粒子的自旋正式确认为0。<ref name="CERN0314" /><ref name="dieter July 2012"/>
* 偶宇称(正宇称):從从研究衰變变产物运动軌轨道的角度,可以查得到底是偶宇称還还是奇宇称。有些理论主张,可能存在有[[膺标量]](pseudoscalar )希子,這这种粒子擁拥有奇宇称。2013年3月,125GeV粒子的宇称暫時时确认为正宇称。<ref name="CERN0314" /><ref>{{cite web | title =New boson's mirror image looks like the Higgs | work =Cern Courier | date =Jan 28, 2013 | url =http://cerncourier.com/cws/article/cern/52021 | access-date =2013-10-27 | | | }}</ref>排除零自旋奇宇称假說说,置信水平超过99.9%。<ref name=CMS_spin_parity>{{cite journal| author = CMS Collaboration| date = February 2013
| title = Study of the Mass and Spin-Parity of the Higgs Boson Candidate via Its Decays to Z Boson Pairs
| url = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.110.081803
| bibcode=2013PhRvL.110h1803C
}}</ref>
* 衰變变道:标準模型已对希子的衰變变模式給出詳細預测,這这包括双光子道、<math>W^+W^-</math> 道、<math>ZZ</math> 道、<math>b\overline{b}</math> 道、<math>\tau^+\tau^-</math> 道。LHC已于2013年觀观察到双光子道、<math>W^+W^-</math> 道、<math>ZZ</math> 道,證证实希格斯场可以与玻色子相互作用。<ref>{{cite web|last=The ATLAS Collaboration|title=Measurements of Higgs boson production and couplings in diboson final states with the ATLAS detector at the LHC|journal=Physics Letters B|volume=726|issue=1-3|pages=888-119|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269313006369#|publisher=Science Direct|doi=10.1016/j.physletb.2013.08.010|date=2013-10-07|access-date=2014-06-29|||}}</ref>LHC又于2014年觀观察到其它两种模式 <math>b\overline{b}</math> 道、<math>\tau^+\tau^-</math> 道,證证实希格斯场可以与费米子相互作用。這这意味著希子不只是衰變变至传遞递作用力的玻色子,它還还衰變变至組组成物質质的费米子。<ref>{{cite web|last=The CMS Collaboration |title=Evidence for the direct decay of the 125 GeV Higgs boson to fermions|url= http://dx.doi.org/10.1038/nphys3005 |publisher=Nature Publishing Group doi= 10.1038/nphys3005 |date=2014-06-22}}</ref>对于這这些模式,实驗验初始得到的[[分支比]](branching ratio)或[[衰變变|衰變变率]]結结果稍微高过預期值,意味著這这粒子的物理行为可能更为怪异,但是,CMS团队领导[[约瑟·英侃德拉]](Joseph Incandela)认为,這这分歧并不严峻。<ref name="dieter July 2012"/><ref>{{cite web|last=Adam Falkowski (writing as 'Jester')|title=Twin Peaks in ATLAS|url=http://www.resonaances.blogspot.it/2012/12/twin-peaks-in-atlas.html|publisher=Résonaances particle physics blog|accessdate=24 February 2013|date=2012-12-13|||}}</ref>
* 与質质量相耦合:希子必須须能夠够通过希格斯场与質质量相耦合,也就是說说,与W玻色子、Z玻色子相耦合。对于[[#标準模型希子的性質质|标準模型希子]]而言,所涉及的耦合常数 <math>c_V=1</math> 。從从分析LHC实驗验得到的数据, <math>c_V</math> 在标準模型数值的 15%内,置信水平95%。<ref name="when higgs" /><ref name="AT Last">{{Citation
| last1 =Falkowski
| first1 =Adam
:<math>c_V\frac{h}{v}[2m_W^2|W_{\alpha}|^2+m_Z^2(Z_{\alpha})^2]</math> ;
其中,<math>c_V</math> 是耦合常数,<math>h</math> 是希子,<math>v</math> 是希格斯场真空期望值,<math>m_W</math> 是W玻色子質质量,<math>W_{\alpha}^{\pm}</math> 是W玻色子,<math>m_Z</math> 是Z玻色子質质量,<math>Z_{\alpha}</math> 是Z玻色子。}}
* 高能量碰撞結结果仍旧与先前一致:在大型强子对撞機机2015年重新开啟启之后,碰撞能量将达到設計设计的{{nowrap|13 – 14 TeV}},未来实驗验将专注于尋寻找其它种类的希子(如同某些理论預测)与检试其它版本的粒子理论,实驗獲验获得的高能量結结果必須须与希格斯理论一致。<ref>{{citation
| last =Moskowitz
| first =Clara
|
|
}}</ref>这一称呼激起了公众媒体对于希子的关注和兴趣。<ref name="ISample03032009" />莱德曼说他以“上帝粒子”为这粒子命名是因为这粒子“在当今物理学中处于极为中心的位置,对我们理解物质的结构极为关键、也极为难以捉摸”。<ref name="L&T">{{cite book| title = The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question | url = https://archive.org/details/godparticleifthe00lede | year = 1993| publisher = Houghton Mifflin Company| author = Leon M. Lederman and Dick Teresi}}</ref><ref name="ISample29052009"/><ref>Alister McGrath, [http://www.telegraph.co.uk/science/8956938/Higgs-boson-the-particle-of-faith.html Higgs boson: the particle of faith] , ''[[The Daily Telegraph]]'', Published 15 December 2011, Retrieved 15 December 2011.</ref>不过他也开玩笑地补充说另一个原因是“图书出版商不让他把这粒子称作‘该死的粒子(Goddamn Particle)’,尽管这別别称可能更恰当地表达了希子杳无蹤跡迹的性质以及人们为之所付出的代价与遭受到的挫折感。”<ref name="L&T"/><ref>
{{cite news
|title=科学家:上帝粒子无关上帝(yahoo翻译)
|date=2011-12-14
}}</ref>
然而,许多科学家却不喜欢这一称呼,因为它过分强调了这粒子的重要性和太宗教化。而且即使这粒子被发现,物理学者仍旧无法回答一些关于[[强相互作用]]、[[电弱相互作用]]、[[引力相互作用]]的统一化问题,以及宇宙的起源問題问题;<ref name="ISample29052009" />希格斯本人是无神论学者。
2009年,英国的《[[卫报]]》展开了一次重命名该粒子的競竞赛,并最终从提交的命名中选择了“香槟酒瓶玻色子”({{lang|en|champagne bottle boson}})作为最佳命名。“香槟酒瓶的瓶底正好是[[希格斯机制|希格斯势]]的形状,而且它常常在物理讲座中被用来作为图解。因此它绝非胡乱编造的名字,而是便于记忆、与物理实际相关的名字。”<ref>{{cite news
|author=Ian Sample
|date=12 June 2009
== 参见 ==
* [[希格斯機机制]]
* [[希格斯场]]
* [[希格斯玻色子的实驗验探索]]
* [[探尋寻希格斯玻色子時时间軸轴]]
* [[玻色-爱因斯坦统計计]]
== 註注释 ==
{{noteFoot}}
[[Category:标準模型]]
[[Category:粒子物理学]]
[[Category:質质量]]
[[Category:电弱理论]]
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