上月28日，欧洲核子研究组织（CERN）、大型强子对撞机ATLAS和CMS实验组共同宣布了一项重大发现：“上帝粒子”希格斯玻色子在衰变过程中变成底夸克。据科学家预测，这是希格斯玻色子最常见的衰变方式。
大型强子对撞机
美国能源部费米国家加速器实验室科学家、CMS实验组副发言人帕蒂·麦克布莱德表示：“希格斯玻色子是宇宙的一个重要组成部分，拒信赋予所有基本粒子质量。不过，我们至今无法证实希格斯场如何与我们已知的所有粒子进行交互，甚至是否发生交互也不得而知。此外，这个场是否与暗物质粒子进行交互也是一个未知数。”
电脑模拟图，粒子对撞产生希格斯玻色子
根据最新公布的发现，希格斯玻色子在衰变过程中变成底夸克。这一重大发现有助于科学家揭示希格斯玻色子如何让基本粒子获得质量。经过数年技术打磨和逐渐结合更多数据，ATLAS和CMS实验最终发现希格斯玻色子衰变成底夸克的证据。两项实验结果的确定性水平均超过5西格马。此外，两支团队均发现他们的结果符合标准模型基础上的预测。（只要实验结果的确定性水平能够达到5西格马，即误差少于350万分之一，科学家便可宣布发现一种粒子。）
大型强子对撞机
大型强子对撞机内每发生10亿次对撞才能产生1个希格斯玻色子。它们的存在时间极短，很快就变身为其它粒子。由于无法直接看到希格斯玻色子，科学家利用这些次级粒子衰变产物研究希格斯玻色子的特性。自2012年发现希格斯玻色子以来，科学家在预测的所有衰变产物中只确认了大约30%。ATLAS实验组成员、美国能源部布鲁克黑文国家实验室物理学家维维安纳·卡瓦列雷表示，鉴于它的衰变速度，希格斯玻色子衰变成底夸克无疑是近年来的第一大发现。
“上帝粒子”之父彼得·希格斯
卡瓦列雷说：“理论学家预测60%的希格斯玻色子衰变成底夸克。发现和了解这个过程至关重要，因为这有助于我们研究希格斯玻色子的行为，例如是否与未发现的新粒子进行交互。”卡瓦列雷借助希格斯玻色子的衰变过程探寻新物理学。理论上，希格斯场会与标准模型内的所有大质量粒子发生交互。标准模型是科学家用来解释亚原子粒子行为的最靠谱理论。但很多科学家怀疑希格斯玻色子也与标准模型以外的大质量粒子进行交互，例如暗物质。通过发现和观测希格斯玻色子与已知粒子的交互，科学家能够同时探测未知的新现象。
大型强子对撞机
希格斯玻色子衰变成底夸克分析组负责人、石溪大学物理学家加希托·皮亚奎迪奥表示：“衰变过程中，只有极少数希格斯玻色子产生暗物质粒子。由于希格斯玻色子衰变成底夸克的现象极为常见，我们可以利用这种现象缩小潜在不可见衰变的范围，同时也可利用它直接探寻新物理学。”
即使衰变成底夸克的现象最为常见，在实验数据中发现这种衰变也并非公园溜弯那么简单。大型强子对撞机内的每一次质子对撞会产生一系列亚原子副产品，其中最常见的就是底夸克。这些底夸克随后迅速衰变成其它粒子，在探测器内留下巨大的“粒子雨”。将这些粒子的源头追溯到两个底夸克而后确定哪一个来自希格斯玻色子，是一项极为复杂的工作。
印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色
玻色子便以他的名字命名
皮亚奎迪奥指出：“能够从实验数据中发现和分离出底夸克是一项巨大挑战，需要精确校准探测器和复杂精妙的底夸克标签。我们之所以能够进行这些分析要感谢数年来的不断努力。”为了发现这个过程，ATLAS和CMS实验组将大型强子对撞机的第一次和第二次实验数据结合在一起，而后运用复杂的分析方式对数据进行研究。CMS实验组成员、普林斯顿大学科学家克里斯·帕尔默指出：“只发现一次两个底夸克来自希格斯玻色子的事件还远远不够。我们需要对数十万次这样的事件进行分析，而后才能真正揭示这个过程。这个过程伴随着大量类似的背景事件。”
大型强子对撞机
帕尔默表示极具迷惑性的背景事件的存在，让仅根据分离出的底夸克进行这种分析几乎成为不可能。他说：“幸运的是，希格斯玻色子的某些产生机制能够形成可鉴别的粒子或者说副产品。我们可以利用这些粒子标注潜在的希格斯玻色子事件，将它们与其它所有事件分割。我们之所以能够进行‘买一送一’的分析不仅因为我们发现希格斯玻色子衰变成底夸克，同时也因为我们深入了解它的产生机制。”接下来，科学家将提高观测的准确度，以便对这种衰变进行更准确的分析，进一步破解希格斯玻色子隐藏的秘密。
（漫步宇宙）
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