[新聞] 理論物理學家發現希格斯玻色子似乎不包

理論物理學家發現希格斯玻色子似乎不包含任何新物理學的預兆 https://phys.org/news/2024-07-theoretical-physicists-higgs-boson-harbingers.html https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.211902# 希格斯玻色子是十多年前在大型強子對撞機的探測器中發現的。事實證明，它是一種很難產 生和觀察的粒子，儘管隨著時間的推移，它的性質仍然無法得到令人滿意的準確度。現在， 由於波蘭科學院核子物理研究所參與的國際理論物理學家小組剛剛發表的成果，我們對它的 起源有了更多的了解。 這項研究發表在《物理評論快報》雜誌。 科學界一致認為，大型強子對撞機（LHC）最偉大的發現是著名的希格斯玻色子。十二年來 ，物理學家一直試圖盡可能精確地了解這種非常重要的基本粒子的性質。由於實驗挑戰和眾 多計算障礙，這項任務極為困難。 幸運的是，在來自克拉科夫波蘭科學院核子物理研究所 (IFJ PAN)、亞琛工業大學 (RWTH) 和 Max- 的一組物理學家的幫助下，剛剛取得了重大進展。 標準模型是 20 世紀 70 年代構建的複雜理論結構，旨在連貫地描述當前已知的物質基本粒 子（夸克，以及電子、μ 子、τ 子和相關的中微子三位一體）、電磁力（光子）和核力（ 強相互作用時為膠子，弱相互作用時為 W 和 Z 玻色子）。 在大型強子對撞機的幫助下，標準模型的創建錦上添花，希格斯玻色子的發現，這種粒子在 負責為其他基本粒子提供質量的機制中發揮關鍵作用。希格斯玻色子的發現於 2012 年中期 公佈。從那時起，科學家一直試圖獲得盡可能多的關於這種極其重要的粒子的信息。 「對於物理學家來說，與任何基本粒子或核粒子相關的最重要的參數之一是特定碰撞的橫截 面。這是因為它為我們提供了有關粒子在某種類型的碰撞中出現的頻率的資訊我們專注於膠 子-膠子碰撞中希格斯玻色子截面的理論測定，它們負責產生大約90% 的希格斯玻色子，其 存在的痕跡已在大型強子對撞機加速器的探測器中記錄下來。 文章的合著者 Michal Czakon 教授（RWTH）補充說：「我們工作的本質是希望在確定希格 斯玻色子產生的活性截面時考慮到某些修正，這些修正是由於它們看似很小的貢獻通常會被 忽略，因為忽略它們會大大簡化計算，這是我們第一次成功克服數學困難並確定這些修正。 高階修正對於理解希格斯玻色子性質的重要性可以從以下事實看出：論文中計算的二次修正 雖然看起來很小，但幾乎佔了所尋求的活性橫截面值的五分之一。相較之下，三階修正為 3 %（但將計算不確定性降低至僅 1%）。 這項工作的一個新穎之處是考慮了底夸克品質的影響，導致了約 1% 的小但明顯的變化。這 裡值得回顧的是，大型強子對撞機碰撞質子，也就是由兩個上夸克和一個下夸克組成的粒子 。質子內部暫時存在著質量較大的夸克（例如魅夸克），是質子中束縛夸克的強相互作用的 量子性質的結果。 「我們小組發現的希格斯玻色子產生的活性橫截面值，以及在大型強子對撞機之前的光束碰 撞中測量到的值實際上是相同的，自然地考慮到目前計算和測量的不準確性。」 科學家普遍相信新物理學的存在是必要的，因為許多根本性的重要問題無法用標準模型來回 答。為什麼基本粒子會有這樣的質量？他們為什麼要組成家族？暗物質是由什麼構成的，其 痕跡在宇宙中如此清晰可見？宇宙中物質相對反物質占主導地位的原因是什麼？標準模型還 需要擴展，因為它根本沒有考慮重力，這是一種常見的相互作用。 重要的是，來自 IFJ PAN、RWTH 和 MPI 的理論物理學家的最新成果並沒有明確排除希格斯 玻色子誕生所伴隨的現像中存在新物理學。當大型強子對撞機逐漸開始的第四個研究週期的 數據開始分析時，很多事情可能會改變。 對新粒子碰撞的觀測數量的增加可能會縮小測量的不確定性，從而使希格斯產生的允許截面 的測量範圍不再與理論定義的一致。這是否會發生，物理學家將在幾年後知道。 目前，標準模型感覺比以往任何時候都更安全——這一事實正慢慢開始成為大型強子對撞機 最令人驚訝的發現。 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.82.21.195 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1720752960.A.D89.html