哈嘍，我是小玖。

最近粒子物理學(xué)界傳來了一個(gè)足以震動(dòng)整個(gè)科學(xué)界的消息。

歐洲核子研究中心（CERN）的ATLAS合作組，在瑞士日內(nèi)瓦正式宣布觀測(cè)到了希格斯玻色子衰變?yōu)橐粚?duì)μ子的強(qiáng)有力證據(jù)。

可能有朋友覺得這聽起來太抽象，說白了，這一發(fā)現(xiàn)相當(dāng)于我們?cè)谔剿鳌百|(zhì)量起源”這個(gè)終極問題上，又往前邁進(jìn)了一大步。

這種穿透微觀世界的探索，恰恰體現(xiàn)了人類理性最迷人的地方，哪怕是宇宙最底層的規(guī)律，也能被我們一點(diǎn)點(diǎn)拆解明白。

實(shí)驗(yàn)背后的極致挑戰(zhàn)

很多人可能不知道，要捕捉到這樣一個(gè)關(guān)鍵信號(hào)，物理學(xué)家們付出了多大的努力。

小玖先給大家科普個(gè)背景，希格斯玻色子被稱為“上帝粒子”，是解釋萬(wàn)物質(zhì)量起源的核心。

2012年被首次發(fā)現(xiàn)后，科學(xué)家們就一直在追蹤它的各種衰變軌跡。

但這次觀測(cè)的μ子衰變，難度遠(yuǎn)超以往。

在CERN長(zhǎng)達(dá)27公里的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）隧道里，質(zhì)子束以接近光速碰撞，能量高達(dá)13 TeV。

每幾十億次碰撞才可能偶然誕生一個(gè)希格斯玻色子。

更關(guān)鍵的是，希格斯玻色子極不穩(wěn)定，瞬間就會(huì)衰變，而衰變?yōu)棣套訉?duì)的概率更是低到離譜。

大約每5000個(gè)希格斯玻色子中，才會(huì)有1個(gè)選擇這種衰變方式。

這就好比在無(wú)邊無(wú)際的干草堆里，找一根顏色和形狀都極其普通的針。

更考驗(yàn)人的是，實(shí)驗(yàn)中還存在海量的背景干擾。

最主要的就是Z玻色子衰變產(chǎn)生的雙μ子信號(hào)，這些干擾事件數(shù)以萬(wàn)億計(jì)，和希格斯玻色子衰變的信號(hào)混在一起，難分彼此。

物理學(xué)家們必須依靠精密的探測(cè)器和先進(jìn)的數(shù)據(jù)篩選算法，像“淘金”一樣把有用的信號(hào)從噪音中提煉出來。

這次ATLAS合作組得出的信號(hào)統(tǒng)計(jì)顯著性達(dá)到3.4σ，在粒子物理學(xué)中這代表“強(qiáng)有力的證據(jù)”。

雖然還沒達(dá)到5σ的“確鑿發(fā)現(xiàn)”標(biāo)準(zhǔn)，但已經(jīng)足夠讓學(xué)界信服。

而且這一結(jié)果和此前CMS合作組的觀測(cè)相互印證，排除了統(tǒng)計(jì)漲落的可能，足以說明這是客觀存在的物理事實(shí)。

小玖覺得，能在這么復(fù)雜的干擾中捕捉到微弱信號(hào)，不僅是理論的勝利，更是實(shí)驗(yàn)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析能力的極致體現(xiàn)。

希格斯機(jī)制的跨代驗(yàn)證

可能有朋友會(huì)問，不就是觀測(cè)到一種衰變嗎？為什么說它意義重大？

這就要回到粒子物理學(xué)的核心問題，質(zhì)量到底是怎么來的。

粒子通過與它相互作用獲得質(zhì)量，相互作用越強(qiáng)，質(zhì)量就越大。

此前，科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)希格斯玻色子會(huì)衰變?yōu)橘|(zhì)量最重的第三代粒子，比如頂夸克和τ子，這符合“重粒子與希格斯場(chǎng)相互作用更強(qiáng)”的理論。

但問題來了，這個(gè)機(jī)制對(duì)質(zhì)量更輕的粒子是否同樣適用？

如果存在例外，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型的根基可能都會(huì)動(dòng)搖。而μ子屬于第二代粒子，質(zhì)量遠(yuǎn)小于第三代粒子。

這次觀測(cè)到希格斯玻色子衰變?yōu)棣套訉?duì)，恰恰證明了希格斯機(jī)制的通用性。

它不是只偏愛“大塊頭”粒子，而是對(duì)所有世代的粒子都有效，只是相互作用強(qiáng)度不同。

這一發(fā)現(xiàn)填補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)模型的關(guān)鍵空白，讓我們對(duì)質(zhì)量起源的理解更完整了。

小玖認(rèn)為，這背后最令人震撼的是物理法則的普適性，從質(zhì)量巨大的頂夸克到相對(duì)輕盈的μ子，竟然都遵循著同一套質(zhì)量生成邏輯。

不過這也不是探索的終點(diǎn)，目前科學(xué)家們的目光已經(jīng)投向了更輕的第一代粒子，電子。

理論上希格斯玻色子也能衰變?yōu)殡娮?正電子對(duì)，但這種概率僅為兩億分之一，現(xiàn)有LHC根本無(wú)法捕捉，只能留給未來環(huán)形對(duì)撞機(jī)（FCC）等下一代設(shè)備去挑戰(zhàn)。

可以說，這次的發(fā)現(xiàn)既是對(duì)現(xiàn)有理論的確認(rèn)，也為后續(xù)探索指明了方向，人類對(duì)宇宙底層規(guī)律的探索，永遠(yuǎn)在路上。