互动科普

CMS也在几乎同样的质量区间上发现了信号

下面我们介绍ATLAS之外的另一探测器CMS的探测结果。CMS与ATLAS基本相同，也是采用统计方法寻找希格斯粒子。

尽管CMS与ATLAS同处于一个加速器，但对撞实验安放在不同的地点，分别采集各自的数据，互相比较实验分析结果，进行相互验证。

在CMS的数据分析结果中，希格斯粒子的质量在115〜127GeV之间，这与ATLAS的结果几乎相同。而且，在124GeV附近也能够看到可能由于希格斯粒子的存在而造成的异常，其概率为99.5％（更加谨慎的分析方法得到的结果为97.1％）。

CMS也没有达到99.9999％的要求。浅井副教授说：“但是ATLAS和CMS这两个不同的探测器上都在相近的质量范围，即在126GeV和124GeV上看到了信号，这一结果引起了大多数物理学家的注意。”124和126这两个数值的差别在误差范围之内，现在的数据量还不足以进行区分，但两台探测器的结果都支持在125GeV附近存在希格斯粒子。

即便如此，依然不能排除异常事例是随机偏差的可能性。要得出最终的结论，一定要达到99.9999％的概率，但这需要比目前多得多的数据量。另外，CMS的分析结果表明，在119.5GeV附近也能看到异常事例。

就像在干柴堆里寻找一根针

到目前为止，在LHC上进行的质子对撞次数约有500万亿次。粗略估算，其中约有5万次可以产生希格斯粒子。

但想要全部分析是根本不可行的。大多数情况下，希格斯粒子衰变后产生的粒子非常难以分析。前面介绍的衰变产物为光子对和Z粒子对的情况，是比较明显的信号，可以进行分析。而希格斯粒子衰变时比较容易生成的底夸克会淹没在背景噪声中而难以分析。

要在数目巨大的反应中，找出那些希格斯粒子衰变的候选者，被浅井副教授比作是“就像在干柴堆里寻找一根针”。数据的分析工作是在散布于世界各地的计算机上进行的。从ATLAS得到的数据来看，能称作希格斯粒子衰变候选者的事例大约不过100个。

到目前为止，得到的数据尚没有分析完毕，而预计2012年的数据将是现在的3倍。对这些数据进行分析，将会找到更多的希格斯粒子衰变的候选者。2012年，CERN将对希格斯粒子存在的问题做出某些结论。

希格斯粒子的发现将打开通向新物理学的大门

如果最后的结论否定了希格斯粒子的存在，那么，标准理论将不得不面临大幅度的修改，这必将极大地刺激物理学家们的研究欲望。

如果确实发现了希格斯粒子，标准理论就算是完成了吗？浅井副教授分析说：“实际上，现在的标准理论并不能够说明希格斯粒子的质量应该处于当前分析的质量范围之内。就算是发现并最终确认了希格斯粒子，其结果必将打开一扇物理学新的大门。”

对希格斯粒子有无多年的追寻，终于快接近尾声了。然而，正是如此才推动着物理学的发展。这就是物理学的现状。因此，物理学家的“不睡觉也没问题”的兴奋心情也就可以理解了。

超对称粒子是新物理学的钥匙，被认为与已经发现的基本粒子非常相似，并与现有的基本粒子成对存在。虽然一直没有发现超对称粒子，但引入它就能对希格斯粒子的质量可能处于现在分析的区间进行说明。更进一步，要统一目前还没有被纳入标准理论框架中的引力，以及能够说明自然界全部起源的“终极理论”，都与超对称粒子有关。

LHC在寻找超对称粒子的时候，也被寄予厚望。CERN计划在2014年大幅度提升加速器的能力，这将可能产生并发现超对称粒子。

（本文发表于《科学世界》2012年第4期）