希格斯玻色子

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希格斯玻色子
CMS Higgs-event.jpg
電腦模擬繪製的希格斯玻色子出現事件
组成 基本粒子
系 玻色子
状态 確認[1][2]
理论 弗朗索瓦·恩格勒
羅伯特·布繞特
彼得·希格斯
傑拉德·古拉尼
卡爾·哈庚
湯姆·基博爾
发现 ATLAS(超環面儀器) / CMS(緊湊緲子線圈)兩團隊宣佈已被發現
类型 標準模型：1種
超對稱模型：5種
质量

125.3 GeV（CMS） （統計誤差：±0.4） （系統誤差：±0.5） （統計顯著性：5.8個標準差）[3][4]
126.0 GeV（ATLAS） （統計誤差：±0.4） （系統誤差：±0.4）

（統計顯著性：5.9個標準差）[5][6][4]
电荷 0
色荷 未知
自旋 0

希格斯玻色子（英语：Higgs boson）是粒子物理學的標準模型所预言的一種基本粒子。在標準模型预言的61种基本粒子中，希格斯玻色子是最后一种被实验证实的粒子。[1][2][7]:401-405希格斯玻色子是因物理學者彼得·希格斯命名，由於對於基本粒子的基礎性質扮演極為重要的角色，因此在大众传媒中又被稱為「上帝粒子」。希格斯玻色子是一種具有質量的玻色子，[註 1]沒有自旋，不帶電荷，非常不穩定，在生成後會立刻衰變。

為什麼有些基本粒子具有質量，而有些基本粒子的質量為零？標準模型的希格斯機制可以解釋這問題。根據希格斯機制，有些基本粒子因為與遍佈於宇宙的希格斯場彼此相互作用而獲得質量，但同時也會出現副產品希格斯玻色子。這玻色子是希格斯機制的必然後果，是物理學者長久以來尋覓的對象。现今希格斯玻色子的存在被实验所证实，給予了希格斯機制極大的肯定，特別是對於為什麼有些基本粒子具有質量這問題的解釋，也確定了標準模型基本無誤。[註 2]

2012年7月4日，歐洲核子研究組織（CERN）宣布，大型強子對撞機（LHC）的緊湊渺子線圈（CMS）探测到质量为125.3±0.6GeV的新玻色子（超過背景期望值4.9个标准差），超環面儀器（ATLAS）测量到质量为126.5GeV的新玻色子（5个标准差），这两種粒子极像希格斯玻色子。[8]7月31日，緊湊緲子線圈實驗團隊和超環面儀器實驗團隊又分別提交新的偵測結果，將这种玻色子的質量確定為緊湊緲子線圈的125.3 GeV（統計誤差：±0.4、系統誤差：±0.5、統計顯著性：5.8個標準差）[3]和超環面儀器的126.0 GeV（統計誤差：±0.4、系統誤差：±0.4、統計顯著性：5.9個標準差）[5]。

2013年3月14日，歐洲核子研究組織發佈新聞稿，正式宣布先前探測到的新粒子是希格斯玻色子 [1][2]。

目录

科普概述[编辑]

标准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）。最右边一行是四种规范玻色子（以红色表示）。
標準模型的粒子之間相互作用摘要圖。

在粒子物理學裏，標準模型是一種被廣泛接受的框架，可以描述強力、弱力及電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子。由於基本粒子和基本力形成了物理世界，所以，除了引力以外，標準模型可以合理解釋這世界中的大多數物理現象。最初，標準模型所倚賴的規範場論禁止基本粒子擁有質量，這很明顯地顯示出初始模型不夠完全。後來，物理學者研究出一種機制，能夠利用對稱性破缺來賦予基本粒子質量，同時又不會牴觸到規範場論。這機制被稱為希格斯機制。在所有解釋質量起源的機制之中，希格斯機制是最簡單、最被認可的一種。物理學者已完成很多實驗，并確實偵測到這機制引發的許多種效應，但是他們不確切了解這機制到底是怎麼一回事。

希格斯機制假定宇宙遍佈著一種特別的量子場，稱為希格斯場，能夠與某些基本粒子相互作用，這相互作用的一個必然副產品就是尚未被發現的希格斯玻色子。[註 3]假若希格斯玻色子被證實存在，則物理學者可以確定標準模型大致無誤。

希格斯場可以比擬為一池黐黏的蜜糖，黏著於某種尚未帶有質量的基本粒子。當這種粒子通過希格斯場的時候，會變成帶質量粒子。這比擬並不完全。第一、有些種類的粒子（例如光子、膠子）不會被蜜糖沾黏，這些粒子的質量為零。希格斯場與不同種類的粒子，兩者之間的耦合不同。第二、蜜糖施加於被沾黏物體的作用力為阻力，不論物體的速度為何，都會感受到這阻力，而質量是與物體的加速度運動有關，物體質量越大，必須施加越大的作用力才能給出同樣的加速度。[9]

更精緻地，可以將希格斯場比擬為在物理學術大會裏均勻分佈的學者。無名人士可以輕鬆地穿過會場，沒有人會注意到他的存在，就如同希格斯場與零質量光子之間的相互作用。假若物理大師進入會場，大家會被大師的魅力吸引，在大師四周擠成一團。因此，他會獲得很多質量。若以同樣速度穿過會場，他所具有的動量當然會比較大，改變他的移動速度也比較不容易，必須施加更大的作用力，就如同希格斯場賦予W玻色子或Z玻色子質量後的物理效應。這點子源自凝聚態物理。在晶體裏，帶正電原子的晶格排列具有周期性，當電子移動穿過晶格時，帶正電原子會施加庫倫力於這電子，使這電子的有效質量大大增加。[10][11]

標準模型明確指出，希格斯玻色子的存在很難證實。與其它粒子相比較，製造希格斯玻色子需要極大的碰撞能量，必須建造超級粒子加速器以提供這樣大的能量。儘管這樣做，每一次碰撞製造出其它粒子的可能性還是比製造出希格斯玻色子的可能性大很多。即使希格斯玻色子被製成，它也会迅速衰变成別的粒子，从而难以检测到，只能靠著辨認與分析衰變後的產物來推斷它們大概是從希格斯玻色子生成，而不是從其它來源生成。此外，很多其它衰變也會顯示出類似的跡象，這使得尋找希格斯玻色子有如大海撈針。只有依靠先進的超級粒子加速器與精準的偵測器，物理學者才可觀測數之不盡的粒子碰撞事件，將獲得的紀錄數據加以分析，尋找希格斯玻色子的蛛絲馬跡，然後再進一步分析，計算希格斯玻色子存在的可能性，確定所得到的結果絕對不是來自偶發事件。

再華麗、再精緻的理論，也需要通過實驗加以證實，才會被正式接受，否則只能視為高談大論。物理學者很希望能夠證實希格斯玻色子是否存在。但是，最初從實驗得到的數據只能讓他們判別希格斯玻色子是否可能存在於某個質量值域。為了彌補這不足，歐洲核子研究組織在瑞士建成了大型強子對撞機（LHC）。它是全世界最先進的粒子加速器。它的主要研究目標之一就是證實希格斯玻色子是否存在。

經過數年努力，大型強子對撞機偵測到質量大約為125GeV的新玻色子，這新玻色子符合理論希格斯玻色子的質量與性質，但物理學者仍舊需要完成更多實驗，才能夠作定論。假若新玻色子真的是希格斯玻色子，物理學者就可以開始研究它的物理性質是否完全與標準模型現有版本的預測一致。已得到的實驗數據並不排除新玻色子不是希格斯玻色子的可能性，或者是另一種帶質量玻色子。假若新玻色子是另一種帶質量玻色子，則標準模型勢必會遭到大幅度修改。

基礎術語[编辑]

本篇文章使用到一些名稱相近的術語。這些術語涉及到很多重要與相關的概念。為了避免混淆不清，在這裏特別對這些術語加以詳細解釋說明。

  • 希格斯機制是某些粒子藉著自發對稱性破缺與局域規範不變性獲得質量的機制。[註 3]這希格斯機制已被實驗證實。[註 4]但是，物理學者仍舊不清楚關於希格斯機制的諸多細節。
  • 希格斯場是假定遍佈於宇宙的一種物理場。假若這希格斯場存在，則按照希格斯機制，某些粒子會因為與希格斯場相互作用而獲得質量，但同時也會出現副產品希格斯玻色子。[註 3]假若能夠找到希格斯玻色子，則可證實希格斯場存在，連帶地確認希格斯機制與標準模型基本無誤。
  • 「希格斯玻色子」是伴隨著希格斯場的帶質量玻色子。希格斯玻色子的壽命非常短暫，不能直接被偵測。2012年7月，已經有一個新玻色子被偵測為希格斯玻色子候選，但尚未通過全部測試，所以不能夠論定這粒子是否為希格斯玻色子。
  • 「希格斯勢」決定希格斯場的物理行為與性質，是描述希格斯場的方程式的關鍵項目。依希格斯勢的函數形式，希格斯場會表現出特徵的物理行為。物理學者並不清楚希格斯勢之確切形式，所以描述希格斯場的方程式只能說是一個合理猜測。

本篇文章從下段落起，將希格斯玻色子簡稱為「希子」。

理論發展史[编辑]

AIP-Sakurai-best.JPG  Higgs, Peter (1929) cropped.jpg
左圖：5位榮獲2010年櫻井獎的物理學者：從左至右，基博爾、古拉尼、哈庚、恩格勒、布繞特。右圖：第6位榮獲2010年櫻井獎的物理學者：希格斯。

物理學者認為物質是由基本粒子組成的。1960年代初期，不少尚未證實的基本粒子逐漸被發現，很多關於基本粒子的理論也被提出，例如已被廣泛接受的統一場論，但是物理學者知道這些理論並不完備，特別是這些理論無法解釋為什麼基本粒子會具有質量。這是一個很大的缺陷。

1962年，傑福瑞·戈德斯通（英语：Jeffrey Goldstone）提出戈德斯通定理。根據這定理，當連續對稱性被自發打破後必會生成一種零質量玻色子，稱為戈德斯通玻色子。帶質量粒子比較難製成，粒子加速器必須使用很高的能量來碰撞製成帶質量粒子。零質量粒子案例跟重質量粒子案例不同，零質量粒子很容易製成，或者可從缺失能量或動量推測其存在。然而，事實並非如此，物理學者無法找到其存在的任何蛛絲馬跡。因此，戈德斯通定理似乎也否定了針對這缺口一些顯而易見的解答。[7]:378-381[12]

1963年，菲利普·安德森發表論文指出，類似戈德斯通玻色子的準粒子也會出現在其它物理學領域，超導體的理論或許可以解釋粒子物理學的問題，在固定不動的超導體裏，一種特殊的電磁作用將戈德斯通玻色子變換為等离体子。他猜測，對於相對論性模型，假若應用規範不變性理論來抵銷戈德斯通理論的結果，戈德斯通玻色子問題應該可以迎刃而解。[13][14]1964年，分別有三組研究小組幾乎同時地獨立延伸發展出相對論性模型，其中，一組為弗朗索瓦·恩格勒和羅伯特·布繞特，[15]另一組為彼得·希格斯，[16]第三組為傑拉德·古拉尼、卡爾·哈庚和湯姆·基博爾。[17]古拉尼於1965年、[18]希格斯於1966年[19]又分別更進一步發表論文探討這模型的性質。這些論文表明，假若將規範不變性理論與自發對稱性破缺的概念以某種特別方式連結在一起，則規範玻色子必然會獲得質量。1967年，史蒂文·溫伯格與阿卜杜勒·薩拉姆首先應用希格斯機制來打破電弱對稱性，並且表述希格斯機制怎樣能夠併入稍後成為標準模型一部分的謝爾登·格拉肖的電弱理論。[20][21][22]

六位物理學者分別發表的三篇論文，在《物理評論快報》50周年慶祝文獻裏被公認為里程碑論文。[23]2010年，他們又榮獲理論粒子物理學櫻井獎。[24]同年，在他們之間，又發生了一點爭執，萬一因此獲得諾貝爾物理學獎，由於每一年只能授予給三位傑出人士，而現在有六位人士做出了關鍵貢獻，到底應該頒發物理學最榮譽的獎給哪三位人士？

1964年6月，恩格勒團隊發表了三頁論文，他們指出，假定在量子真空裏純量場（即希格斯場）的數值不等於零，則會引起自發對稱性破缺，從而促使規範向量場獲得質量。由於電磁相互作用的光子與傳遞弱相互作用的膠子都是規範向量場，這結果是統一弱相互作用與電磁相互作用的關鍵。稍後，希格斯獨立發表論文概述怎樣能夠應用局域規範不變性來迴避戈德斯通定理。[25]不久之後，希格斯發表第二篇論文，他將上述迴避方法加以延伸應用於一種非常簡單模型，借以描述規範向量場怎樣獲得質量。在這篇論文裏，希格斯給出後來知名為「希格斯玻色子」的假定量子的方程式。[16]希格斯的1966年論文推導出希子的衰變機制；只有帶質量玻色子可以衰變，假若找到衰變的跡象，就可以證實希子存在。[26]

古拉尼團隊論文提到了恩格勒團隊與希格斯分別獨立於1964年發表的論文。這論文也推導出希子的存在，但是希格斯的希子具有質量，而古拉尼團隊的希子不具有質量，這結果令人疑問兩種希子是否相同。在2009年與2011年發表的兩篇論文中，古拉尼解釋，在古拉尼團隊給出的模型裏，取至最低階近似，玻色子的質量為零，但是這質量的數值沒有被任何理論限制；取至較高階，玻色子可以獲得質量；另外，只有古拉尼團隊論文明白寫出模型裏沒有零質量戈德斯通玻色子，這論文是唯一對於整個希格斯機制給出完整分析的論文。[27][28]

希格斯機制不但解釋了規範玻色子怎樣獲得質量，還預測這些玻色子與標準模型的費米子之間的耦合。經過在大型電子正子對撞機（LEP）和史丹佛線性加速器（SLAC）做精密測量實驗，很多預測都已經核對證實，因此確認大自然確實存在這一機制。[29]但物理學者仍舊不清楚希格斯機制到底是怎樣發生，他們希望能從尋找希子所得到的結果獲得一些這方面的證據。

理論[编辑]

希格斯勢與希格斯場 \phi 有關。希格斯勢的猜想形狀好似一頂墨西哥帽。希格斯勢與整個物理系統在 \phi_{\mathrm{RE}} 、\phi_{\mathrm{IM}} 空間具有旋轉對稱性，即希格斯勢與整個物理系統不會因 \phi-複平面的旋轉而改變。帽頂為希格斯勢的局域最大值，其希格斯場為零（\phi=0），但這不是最低能量態；在帽子的谷底有無窮多個簡併的最低能量態。從無窮多個最低能量態之中，物理系統只能實現出一個最低能量態，這最低能量態的希格斯場不等於零，因此打破了旋轉對稱性。這現象就是自發對稱性破缺。
主条目：希格斯機制

量子力學的真空與一般認知的真空不同。在量子力學裏，真空並不是全無一物的空間，虛粒子會持續地隨機生成與湮滅於空間的任意位置，這會造成奧妙的量子效應。將這些量子效應納入考量之後，空間的最低能量態，是在所有能量態之中，能量最低的能量態，不具有額外能量來製造粒子，又稱為基態或「真空態」。最低能量態的空間才是量子力學的真空。[26]

在標準模型裏，為了滿足局域規範不變性，規範玻色子的質量必須設定為零；但這不符合實驗觀察結果──W玻色子與Z玻色子都已經通過做實驗驗證確實擁有質量。因此，這些玻色子必須倚賴其它種機制或作用來獲得質量。

如右圖所示，假定有一種遍佈於宇宙的複值希格斯場 \phi ，而希格斯勢與希格斯場有關，則由於最低能量態的希格斯場不等於零，無法表現出整個物理系統在 \phi_{\mathrm{RE}} 、\phi_{\mathrm{IM}} 空間的旋轉對稱性，因此造成自發對稱性破缺，從希格斯場生成帶質量希子與零質量戈德斯通玻色子，並且使規範玻色子獲得質量。但這質量戈德斯通玻色子並不符合實際物理。選擇適當的規範，可以使零質量戈德斯通玻色子消失，只存留帶質量希子與帶質量規範玻色子。總括而言，由於戈德斯通玻色子的消失，規範玻色子獲得質量，並且製成希子，這就是希格斯機制。在所有可以賦予規範玻色子質量，而同時又遵守規範理論的可能機制中，這是最簡單的機制。[7]:378-381

按照希格斯機制，複值希格斯場（兩個自由度）與零質量規範玻色子（橫場，如同光子一樣，具有兩個自由度）被變換為帶質量純量粒子（希子，一個自由度）與帶質量規範玻色子（零質量戈德斯通玻色子變換為一個縱場，加上先前的橫場，共有三個自由度），自由度守恆。[30]

費米子也是因為與希格斯場相互作用而獲得質量，但它們獲得質量的方式不同於W玻色子、Z玻色子的方式。在規範場論裏，為了滿足全域規範不變性，必須設定費米子的质量為零。通過費米子與希格斯場的湯川耦合（Yukawa coupling），費米子也可以獲得質量。[31]

標準模型希子的性質[编辑]

稍微複雜一點，但更實際一點，在最小標準模型（minimal standard model）裏，希格斯場是一個複值二重態（兩個複值純量場，或四個實值純量場，兩個帶有電荷，兩個是中性）。另外，還有規範場論的三個零質量規範玻色子（橫場，如同光子一樣，每個玻色子具有兩個自由度）；一共有十個自由度。自發對稱性破缺之後，每一個規範玻色子都會獲得質量、同時添加一個縱場，總共有九個自由度，剩下的一個自由度是帶質量的希子。三個帶質量規範玻色子分別是帶質量的W+、W-和Z玻色子。[32]:1-3由於希格斯場是純量場（不會因勞侖茲變換 而改變），希子不具有自旋。希子不帶電荷，是自己的反粒子，具有CP-偶性。[7]:401-405[33]:7,8

標準模型並沒有預測希子的質量。[34]假若質量在115和180 GeV之間，則能量尺度直到普朗克尺度（1019 GeV）上限，標準模型都有效。[33]:7,8基於標準模型的一些不令人滿意的性質，許多理論學者認為後標準模型（英语：beyond the Standard Model）的新物理會出現於TeV能量尺度。[35]希子（或其他的電弱對稱性破缺機制）能夠具有的質量的尺度上限是1.4 TeV；超過此上限，標準模型變得不相容，因為對於某些散射過程違反了么正性（英语：unitarity (physics)）。[36]現今，學術界有超過一百種不同關於希格斯質量的理論預測。[37]

理論而言，希子的質量或許可以間接估計。在標準模型裏，希子會造成一些間接效應。最值得注意的是，希格斯迴路會造成W玻色子質量和Z玻色子質量的小額度修正。通過整體擬合從各個對撞機獲得的精密電弱數據，可以估計希子的質量為94+29
−24 GeV，或小於152 GeV，置信水平95%。[33]:12-14[38]

希子可能會與前面提到的標準模型粒子相互作用，但也可能會與詭祕的大質量弱相互作用粒子相互作用，形成暗物質，這在近期天文物理學研究領域裏，是很重要的論題。[39][40]

希子的製造[编辑]

粒子對撞機嘗試通過碰撞兩束高能量粒子的方式來製造希子。實際物理反應依使用的粒子與碰撞能量而定。[41][42][43][註 5][44]最常發生的反應為

希子生成的費曼圖
Higgs-gluon-fusion.svg
膠子融合		 Higgs-Higgsstrahlung.svg
希子制動輻射
Higgs-WZ-fusion.svg
弱玻色子融合		 Higgs-tt-fusion.svg
頂夸克融合
  • 膠子融合：膠子是負責傳遞強交互作用的玻色子。它們把重子內部的夸克捆綁在一起。假若碰撞粒子為重子，例如，在兆電子伏特加速器裏的質子與反質子，或在大型強子對撞機裏的質子，則最有可能發生兩個膠子（g ）碰撞在一起。製造希子最簡單的方法就是兩個膠子碰撞後，經過虛夸克圈而形成希子。由於希子與粒子的耦合跟粒子的質量成正比，粒子質量越大，融合反應越容易發生。實際而言，只需要考慮虛頂夸克（t ）與虛底夸克（b ）的貢獻，它們是質量最大的兩種夸克。在兆電子伏特加速器、大型強子對撞機裏，這是主要反應，比任何其它反應的發生次數多十倍以上。[41][42]
  • 希子制動輻射：假若基本費米子（f ）與其反費米子（\overline{f} ）相碰撞，例如夸克與反夸克相碰撞，或電子與正子相碰撞，則會形成一個虛W玻色子或虛Z玻色子，假若帶有足夠能量，則可能會發射出希子。在大型電子正子對撞機裏，這是主要反應，電子與正子相碰撞形成虛Z玻色子。在兆電子伏特加速器裏，這是第二主要反應。在大型強子對撞機裏，這是第三主要反應，因為是兩束質子相碰撞，與兆電子伏特加速器相比，大型強子對撞機比較不容易製造夸克與反夸克相碰撞。[41][42][43]
  • 弱玻色子融合：兩個夸克分別發射一個W玻色子或Z玻色子，然後以 W^+W^- 或 ZZ 方式合併形成一個中性希子。在大型電子正子對撞機、大型強子對撞機裏，這是第二主要反應。例如，上夸克與下夸克分別發射 W^+ 與 W^- ，然後以 W^+W^- 方式合併形成一個中性希子。[41][43]
  • 頂夸克融合：兩個膠子（g）分別衰變為兩個頂夸克（t ）反頂夸克（\overline{t} ）粒子對，然後 t 與 \overline{t} 合併形成一個中性希子（H^0 ）。這反應的發生次數很少（低過兩個數量級）。 [41][42]

希子的衰變[编辑]

標準模型所預測的希子衰變寬度與質量有關。
標準模型所預測的希子的幾種不同衰變模態的分支比與質量有關。

在量子力學裏，假若粒子有可能衰變成一組質量較輕的粒子，則這粒子必會如此衰變。[45]衰變發生的機率與幾種因素有關：質量差值、耦合強度等等。標準模型已將大多數這些因素設定，希子質量是一個例外。假設希子質量為126 GeV，則標準模型預測平均壽命（mean lifetime）大約為1.6×10−22
 秒。[46][註 6]

由於希子會與每一種「已知」帶質量基礎粒子發生相互作用，希子有很多種不同的衰變通道。每種衰變通道都有其發生的機率，表達為分支比（branching ratio），定義為這種衰變通道發生的次數除以總次數。右圖展示出，標準模型預測的幾種不同衰變模態的分支比與質量之間的關係。

在這幾種希子衰變通道之中，有一種通道是分裂為費米子反費米子對。對於希子衰變，產物質量越大，則耦合強度越大（呈線性或平方關係）。[7]:401-405因此，希子比較可能衰變為較重的費米子，希子應該最常衰變為頂夸克反頂夸克對。但是，這種衰變必須遵守運動學約束，即希子質量必須大於346 GeV，頂夸克質量的兩倍。假設希子質量為126 GeV，則標準模型預測最常發生的衰變為底夸克反底夸克對，機率為56.1%。第二常發生的衰變是陶子反陶子對，機率為6%[46]。

希子也有可能分裂為一對帶質量規範玻色子。對於這模式，希子最有可能衰變為一對W玻色子，假設希子質量為126 GeV，則機率為23.1%。在這之後，W玻色子可以衰變為夸克與反夸克，或者，衰變為輕子與微中子。這最後一種模態不能被重建，因為無法偵測到微中子。希子衰變為一對Z玻色子會給出較乾淨的訊號，若果Z玻色子會繼續衰變為易偵測的帶電荷輕子反輕子對（電子或緲子）。假設希子質量為126 GeV，則機率為2.9%。[46]

希子還可能衰變為零質量膠子，但是中間需要經過夸克圈。[47]對於這模式，最常會經過頂夸克圈，因為頂夸克最重，也因為如此，雖然這是個單圈圖（one-loop diagram），而不是樹圖（tree-level diagram），它發生的衰變機率仍舊可觀，不容忽略。假設希子質量為126 GeV，則機率為8.5%。[46]

比較稀有的是希子衰變為零質量光子，機率為0.2%，這過程中間需要經過費米子圈或Ｗ玻色子圈。[47]由於光子的能量與動量可以非常準確地測量，衰變粒子的質量可以準確重建出來。所以，在探索低質量希子的實驗中，這過程非常重要。[33]:10[46]

另類模型[编辑]

所有應用希格斯機制來解釋質量問題的模型中，最小標準模型只設定了一個複值二重態希格斯場，是最簡單的標準模型。其它模型的希格斯場可能會被延伸成具有更多二重態或三重態。雙希格斯二重態模型（two-Higgs-doublet models, 2HDM）設定了兩個複值二重態希格斯場，是在所有其它種模型中比較受到認可的模型，主要原因為[32]:195

  1. 在所有其它種模型中，它是最小、最簡單的模型。
  2. 它能夠添加更多物理現象，例如，帶電荷的希子。
  3. 它遵守標準模型的主要理論約束。
  4. 低能量超對稱模型必須具有這種結構。

雙希格斯二重態模型預言五重態（英语：quintet）純量粒子的存在：兩個CP-偶性的中性希子h0、H0，一個CP-奇性的中性希子A0，和兩個帶電荷希子H+、H-。不同版本的2HDM與最小標準模型的分辨方法主要建立於它們的耦合常數與希格斯衰變的分支比都不相同。在模型I裏，一個二重態能與所有種類的夸克耦合，另一個二重態則不能與任何夸克耦合。在模型II裏，一個二重態能與上型夸克（up-type quark）耦合，另一個二重態則與下型夸克（down-type quark）耦合。[註 7][48]超對稱模型（SUSY）是標準模型的一種延伸，屬於2HDM模型II。在超對稱模型中，最小超對稱模型（MSSM）的希格斯機制產生的希子數量最少。在最小標準模型裏，希子質量基本而言是一個自由參數，只要小於TeV能量尺度就行。在MSSM裏，最輕的CP-偶性的中性希子h0的質量上限大約為110-135 GeV。假若希子質量在125 GeV左右，則MSSM的模型參數會被強列約束。[49]

在藝彩理論（technicolor theory）裏，兩個強烈束縛的費米子所形成的粒子對扮演了希格斯場的角色。頂夸克凝聚理論（top quark condensate theory）提出希格斯場被頂夸克與反頂夸克共同組成的複合場替代的概念。有些模型完全不提供希格斯場，電弱對稱性破缺是倚賴額外維度來達成。[50][51]

實驗探索[编辑]

如同其它帶質量粒子（例如，頂夸克、W及Z玻色子）的衰變行為，希子會在非常短暫時間內衰變成其它粒子，因此無法做實驗直接觀測到希子。但是，標準模型精確地預言所有可能衰變方式與其對應或然率，假若能夠仔細檢驗碰撞的衰變產物，就可以追蹤希子的生成與衰變。1980年代，隨著不斷發展的粒子加速器的建成，實驗探索開始釋出關於希子的訊息。

由於假定存在的希子的可能質量值域非常寬廣，需要建造很多尖端設施來進行實驗探索。這包括功能強大的粒子加速器、偵測。另外，還需要高功能電腦設施來處理與分析大量數據。所有可能質量都必須一個值域一個值域的仔細檢驗，逐漸縮緊探索範圍。

實驗探索的當前目標是找到可能是希子的粒子。假若能夠找到這粒子，下一步是仔細研究其性質，查明是否與標準模型預言的希子性質相同。假若性質相同，則可以證實新粒子的確是希子；否則，可能是生成截面不同，或者是衰變分支比（branching ratio）不同，那麼就必須將標準模型加以修正。

大型電子正子對撞機[编辑]

在1989年大型電子正子對撞機（LEP）開始運作以前，實驗探索只能在質量低於幾個GeV的值域尋找希子。最初，大型電子正子對撞機將電子與正子分別加速至45.5 GeV，質心能量大約為Z 玻色子的質量91 GeV。後來，又逐步增加能量，於2000年達到209 GeV。[33]:12-14

大型電子正子對撞機主要是通過希子制動輻射製造希子與Z玻色子：[註 8][7]:401-405

e^+ e^- \to Z H ；

其中，e^+ 、e^- 、Z 、H 分別是正子、電子、Z玻色子、希子。

假若質量低於135 GeV，希子最常衰變為底夸克反底夸克對，因此，大型電子正子對撞機主要尋找的最終態拓撲為[33]:12-14

  1. Z\to f \overline{f}, \qquad H\to b\overline{b} 、
  2. Z\to \nu \overline{\nu}, \qquad H\to b\overline{b} ；

其中，f 、b 、\nu 分別為費米子、底夸克、微中子，反粒子標記為上方加橫槓的對應粒子符號。

到公元2000年為止，根據大型電子正子對撞機所收集到的數據，標準模型希子的質量下限被設定為114.4 GeV，置信水平95%。這實驗曾經偵測到一些特別值得注意的超額事件。這些事件可以被詮釋為質量約為115 GeV（稍微大於下限截止值質量）的希子事件，可惜由於事件數量不夠，無法做定論。[52]為了要建築下一代對撞機大型強子對撞機，於2000年，大型電子正子對撞機停止運作。兆電子伏特加速器與大型強子對撞機仍舊繼續這種縮小與排除可能值域的方法。

兆電子伏特加速器[编辑]

費米實驗室的兆電子伏特加速器將質子束與反質子束分別加速至980 GeV，在CDF偵測器和DØ偵測器裏對撞，然後研究所有發生的物理現象，這包括尋找希子。在質量低於135 GeV值域，由於量子色動力學背景雜訊太大，不能採用膠子融合（gg\to H\to b\overline{b} ）為偵測途徑，最靈敏的偵測途徑是通過希子制動輻射製成希子[33]:14-15 [53]

p\overline{p}\to WH 、
p\overline{p}\to ZH ，

其中，p 是質子。

希子、W玻色子或Z玻色子分別會衰變為

H \to b\overline{b} 、
W \to \ell\overline{\nu}_{\ell} 、
Z \to \ell\overline{\ell} ；

其中，\ell 是輕子，\nu 是微中子。

藉著W玻色子或Z玻色子的輕子衰變，可以濾除量子色動力學背景雜訊，篩選出 b\overline{b} 訊號。

對於希子衰變，產物的質量越大，則耦合常數越強（呈線性或平方關係）。[7]:401-405因此，在遵守質能守恆的前提下，它比較傾向於衰變為質量較大的粒子。在質量高於135 GeV值域，主要的衰變模態是

H \to W^+W^- 。

對於這種衰變模態，兆電子伏特加速器是靠著希子制動輻射製造希子，另外，還靠著膠子融合製造希子：

gg \to H ；

其中，g 是膠子。

2010年1月，CDF實驗團隊和DØ實驗團隊宣布，所搜集到的數據足以排除希子的質量在162-166 GeV以內，置信水平95%。[54]同樣實驗團隊於2010年7月表示，排除希子的質量在158-175 GeV以內，置信水平95%。[55] 2011年7月發表結果，延伸這排除值域至156-177 GeV，置信水平95%；另外，在值域125-155 GeV內，發現少許超額事件（大約1個標準差）。[56]

2011年12月22日，DØ實驗團隊发表有关最小超对称标准模型（Minimal Supersymmetric Standard Model， MSSM）希子的的最严限制：对于 90-300 GeV 希子质量，已設定产生MSSM希子的tanβ上限；特別是對於 180 GeV 以下的的希子质量，排除 tanβ>20-30（tanβ是兩個希格斯二重態真空期望值的比率）[57]。

2012年7月2日，DØ與CDF實驗團隊宣布，進一布分析使他們更加有信心。他們排除希子的質量在100-103 GeV、147-180 GeV以內，置信水平95%。在能量115–140 GeV之間區域，超額事件的統計顯著性為2.5個標準差，這對應於在550次事件中，有一次事件是歸咎於統計漲落。這結果仍舊未能達到5個標準差，因此不能夠作定論。[58][59]

大型強子對撞機[编辑]

大型強子對撞機與兆電子伏特加速器都是重子對撞機，它們的運作性質很類似。重子對撞機所遇到的問題比大型電子正子對撞機複雜。由於涉及到的質子是複合粒子，而不是單純的電子和正子，重子對撞機要處理更多其它物理過程所造成的背景事件。

大型強子對撞機可以將兩個相互對撞的質子束分別加速至4 TeV，更高的能量可以觀測到更多的物理現象。大型強子對撞機主要是靠著膠子融合製造希子：

gg \to H ；

其中，g 是膠子。

前段所敘述的希子制動輻射（WH或ZH）也是重要機制，另外，還有弱玻色子融合、頂夸克融合。[33]:20-21

假若質量大於200 GeV，則希子主要會衰變為兩個W玻色子或Z玻色子，這些規範玻色子又會輕子衰變：[33]:20-21

H \to W^+W^-\to\ell^+\nu\ell^-\nu 、
H \to ZZ\to\ell^+\ell^-\ell^+\ell^- 。

假若質量小於120 GeV，則希子主要的衰變通道為[33]:20-21

H \to \gamma\gamma 、
H \to b\overline{b} 、
H \to \tau^+\tau^- ；

其中，\gamma 是光子，\tau 是陶子。

在這5種衰變管道之中，比較重要的是「雙光子管道」（H \to \gamma\gamma）和「四輕子管道」（ H \to ZZ），從這些管道可以準確地測量出粒子質量。由於W玻色子會輕子衰變成一個輕子與對應的微中子，而微中子無法被偵測，所以，WW 管道的衰變輕子能量訊號比較寬廣。[4]雖然 b\overline{b} 管道的截面很高，由於量子色動力學背景雜訊也很高，必須特別處理伴隨的W玻色子或Z玻色子衰變數據，才能觀測到正確的 b\overline{b} 訊號。[33]:20-21

2008年9月10日，大型強子對撞機正式開始調試運作。[60]9天後，在暖機過程時，發生磁體失超事件，[註 9]造成50多個超導磁鐵被毀壞、真空系統被汙染，使得完全運作被迫延遲14個月至2009年11月。工程師調查出肇因是磁鐵與磁鐵之間電接連缺陷，引起機械性損毀與氦氣被釋入大型強子對撞機隧道。[61]修理耗費了幾個月時間，電路缺陷偵測系統與快速失超控制系統的功能也被大幅度提升。[62]

自2010年3月30日開始3.5 TeV粒子束能量運作之後，大型強子對撞機越加緊鑼密鼓地進行數據搜集與分析。[63]

到2011年7月為止，從超環面儀器實驗得到的結果，排除標準模型希子的質量在155-190 GeV以內，置信水平95%；[64]從緊湊緲子線圈實驗得到的結果，排除標準模型希子的質量在149-206 GeV以內，置信水平95%。[65]超環面儀器實驗團隊在同報告裏表示，可能已偵測到希子的蹤跡，在低質量值域120−140 GeV，偵測到超額事件，大約超過背景數量期望值2.8個標準差。[66]

12月13日，超環面儀器實驗團隊和緊湊緲子線圈實驗團隊发布对希子的阶段性侦测结果：“如果希子存在，則其質量应在115-130 GeV（超環面儀器）或117-127 GeV（緊湊緲子線圈）质量范围以内, ，95%置信水平；另外，超環面儀器在質量范围125-126 GeV偵測到超額事件，統計顯著性為3.6個標準差，緊湊緲子線圈在質量范围124 GeV偵測到超額事件，統計顯著性為2.6個標準差。[67]现在仍然需要蒐集更多实验数据，“是否发现”的官方确认至少还要等到2012年11月大型強子對撞機的下一次运作完成以後。蒐集到的實驗數據並不足以證實這些超額事件是否是歸因為背景漲落（即隨機際遇或其他原因）。由於統計顯著性並不夠大，尚無法做結論或甚至正式當作一個觀察事件。但是，兩個獨立實驗都在同樣質量附近檢測出超額事件，這事實使得粒子物理社團極其興奮。[68]兩個實驗團隊期望能夠，在檢驗2012年碰撞數據完畢之後，在明年年底排除或確認標準模型希子的存在。[69]

2012年7月2日，超環面儀器實驗團隊發表2011年實驗數據分析，排除希子的質量在111.4-116.6 GeV、119.4-122.1 GeV、129.2-541 GeV以內，置信水平95%，又在質量126 GeV附近檢測出超額事件，統計顯著性為2.9個標準差[70]。

發現新玻色子[编辑]

HiggsDigamma zh cn.png  Higgs4Lepton zh cn.png
費曼圖展示，被緊湊緲子線圈偵測到的低質量（～125GeV）可能候選希子的最乾淨製成與衰變管道。對於這質量，最主要製成機制是膠子融合──兩個膠子經由一個夸克圈融合成希子。

左圖是「雙光子管道」：希子經由一個夸克圈衰變為兩個光子。 右圖是「四輕子管道」：希子衰變為兩個Z玻色子，每一個Z玻色子又輕子衰變為一個輕子與一個反輕子（電子或緲子）。 對於這些管道所做的分析達到統計顯著性為5個標準差，若加上規範玻色子融合管道，則分析達到統計顯著性為4.9個標準差。[4][71]

2012年6月22日，歐洲核子研究組織發表聲明，將要召開專題討論會與新聞發布會，報告關於尋找希子的最新研究結果。[72][73]不消一刻，謠言傳遍了新聞媒體，記者們與一些物理學者紛紛猜測歐洲核子研究組織是否會正式宣布證實希子存在。[74][75]

7月4日，歐洲核子研究組織举行專題討論會与新闻发布会宣布，緊湊緲子線圈发现质量为125.3±0.6 GeV的新玻色子，标准差为4.9；[4][71]超環面儀器发现质量为126.5GeV的新玻色子标准差为4.6。[6][76]物理學者认为这两个粒子可能就是希子。歐洲核子研究組織的所长说：“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。”[8]

一旦將其它種類的緊湊緲子線圈相互作用納入計算，[4]這兩個實驗達到局部統計顯著性5個標準差──錯誤機率低於百萬分之一。在新闻发布之前很長一段時間，兩個團隊彼此之間不能互通訊息，這樣才能確保每一個團隊得到的結果不會受到另一個團隊的影響而發生任何偏差，這也可以讓兩個團隊各自獨立得到的研究結果可以彼此相互核對。[77]

如此規格的證據，通過兩個被隔離團隊與實驗的獨立確定，已達到確定發現所需要的正式標準。歐洲核子研究組織的治學態度非常嚴謹，不願意引人非議；歐洲核子研究組織表明，新發現的粒子與希子相符，但是物理學者尚未明確地認定這粒子就是希子，仍舊需要更進一步蒐集與分析數據才能夠做定論。[8] 換句話說，從實驗觀測顯示，新發現的玻色子可能是希子，很多物理學者都認為非常可能是希子，現在已經證實有一個新粒子存在，但仍舊需要更進一步研究這粒子，必需排除這粒子或許不是希子的任何可疑之處。

7月31日，歐洲核子研究組織的緊湊緲子線圈小組和超環面儀器小組分別提交了新的偵測結果的論文，將這種疑似希子的粒子的質量確定為緊湊緲子線圈的125.3 GeV（統計誤差：±0.4、系統誤差：±0.5、統計顯著性：5.8個標準差）[3]和超環面儀器的126.0 GeV（統計誤差：±0.4、系統誤差：±0.4、統計顯著性：5.9個標準差）。[5]

2013年3月14日，歐洲核子研究組織發佈新聞稿表示，先前探測到的新粒子是希子。[1][2]

統計學術語[编辑]

本篇文章使用到一些統計學術語。為了便利讀者了解這些術語，現特別加以解釋。[78]

  • 背景：在尋找新的物理現像時，實驗者會將實驗結果與已成立理論的預期結果加以比較，這已成立理論的預期結果就是背景。假若，在實驗結果裏，某種出現的事件實例多過應該出現於背景的數量，則這表示可能已找到了新的物理現像。
  • 置信水平：實驗結果在某值域內出現的機率稱為置信水平。[79]例如，假設X粒子的質量值域為大於114.4 GeV，置信水平95%，則做100次X粒子質量實驗，其中有95次會測量到其質量為大於114.4 GeV。
  • 超額事件：假若，在實驗結果裏，某種出現的事件實例多過應該出現於背景的數量，則稱此為超額事件。經過仔細分析，假若超額事件的統計顯著性（statistical significance）越高，則實驗者越能肯定這超額事件所代表的新物理現像不是隨機事件。
  • 排除值域：假若，經過分析實驗結果顯示，某粒子的質量不太可能在某值域內，則可以排除在這質量值域內發現這粒子。這動作可以縮小粒子的存在範圍。當尋找尚未被發現的粒子時，排除值域是一種很優良的方法。
  • 標準差數量：做實驗獲得的數據與背景之間相異的程度可以用標準差數量來度量。假若標準差數量越大，則實驗數據與假設越不相容。假若實驗數據與背景假設（即假設做實驗只會得到背景結果）很不相容，則這可能意味發現新的物理現像。例如，假設做實驗發現質量為125.3GeV的新粒子，統計顯著性為5個標準差，則因為背景造成這結果，而不是因為新物理造成這結果，兩者之間相異的程度為5個標準差，即因為背景造成這結果的機率低於百萬分之一。

“上帝粒子”[编辑]

美国物理学家、1988年诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼曾著有粒子物理方面的科普书籍《上帝粒子：如果宇宙是答案，那么问题是什么？》，[80][81]后来媒体也沿用了这一称呼，常常将希子称作是“上帝粒子”（The God Particle）。[82]这一称呼激起了公众媒体对于希子的关注和兴趣。[81]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極為中心的位置，对我们理解物质的结构極為关键、也極為难以捉摸”。[82][80][83]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‘該死的粒子（Goddamn Particle）’，尽管这別稱可能更恰当地表達了希子杳無蹤跡的性质以及人们为之所付出的代价與遭受到的挫折感。”[80][84]

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，物理學者仍舊無法回答一些關於強相互作用、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；[82]希格斯本人是無神論學者。

2009年，英国的《卫报》展开了一次关於希子重命名的競赛，并最终从提交的命名中选择了“香槟酒瓶玻色子”（champagne bottle boson）作为最佳命名。“香槟酒瓶的瓶底正好是希格斯势的形状，而且它常常在物理讲座中被用来作为图解。因此它絕非胡乱编造的名字，而是便於记忆、与物理实际相關的名字。”[85]

参見[编辑]

註釋[编辑]

  1. ^ 術語「玻色子」是為了紀念希格斯和印度物理學者薩特延德拉·玻色而命名。玻色子的自旋为整数，其物理行為可以用玻色-愛因斯坦統計描述，不遵守泡利不相容原理，即處於單獨一個量子態上的粒子數目不受限制。
  2. ^ 不过儘管希格斯機制被證實，它仍舊不能給出所有質量，而只能將質量賦予某些基礎粒子。例如，像質子、中子一類複合粒子的質量只有1%是歸因於將質量賦予夸克的希格斯機制，剩餘99%是夸克的動能與強交互作用的零質量膠子的能量。
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 在標準模型裏，W玻色子與Z玻色子藉著應用希格斯機制於希格斯勢而獲得質量，費米子藉著應用希格斯機制於湯川勢（Yukawa potential）而獲得質量。
  4. ^ 在弱相對作用裏，W玻色子與Z玻色子已被證實是藉著這機制獲得質量。
  5. ^ 物理學者估計，製成希子的或然率非常微小，在每1010次碰撞中，大約只會製成1個希子。這估算假設大型強子對撞機運作的質心能量為7TeV。製成希子的總截面為10 皮靶，而質子－質子碰撞的總截面為110毫靶。
  6. ^ 假設希子的質量為126 GeV，則其總衰變寬度為4.21×10−3
     GeV    。平均壽命 \tau 與衰變寬度 \Gamma 的關係為 \tau = \hbar/\Gamma ；其中， \hbar 是約化普朗克常數。
  7. ^ 上型夸克帶有電荷+2⁄3，上夸克、魅夸克、頂夸克都是上型夸克；下型夸克帶有電荷−1⁄3，下夸克、奇夸克、底夸克都是下型夸克。
  8. ^ 在電磁學的制動輻射裏，加速中的電子會發射出光子。在希子制動輻射裏，加速中的Z玻色子會發射出希子。
  9. ^ 磁體失超指的是，由於超導磁鐵的局部過熱，失去超導性質。假若發生磁體失超，電阻可能會重新出現，因此引起焦耳加熱（Joule heating），熱能快速蔓延至整個磁鐵，使得磁鐵周圍的冷卻劑開始沸騰。

參考資料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Higgs Boson Positively Identified. Science. 2013-03-14 [2013-03-14]. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 New results indicate that new particle is a Higgs boson. CERN. 2013-03-14 [2013-03-14]. 
  3. ^ 3.0 3.1 3.2 CMS Collaboration, Observation of a new boson at a mass of 125 GeV with the CMS experiment at the LHC. 31 July 2012 [15 August 2012] 
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Taylor, Lucas. Observation of a New Particle with a Mass of 125 GeV. CMS Public Website. CERN. 2012-07-04. 
  5. ^ 5.0 5.1 5.2 ATLAS Collaboration, Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC. 31 July 2012 [15 August 2012] 
  6. ^ 6.0 6.1 Latest Results from ATLAS Higgs Search. ATLAS. 2012-07-04 [2012-07-04]. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 Griffiths, David, Introduction to Elementary Particles. 2nd revised, WILEY-VCH. 2008, ISBN 978-3-527-40601-2 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson. CERN. 4 July 2012 [4 July 2012]. 
  9. ^ Zimmer, Be. Higgs boson metaphors as clear as molasses. Boston Globe. July 15, 2012. 
  10. ^ David Miller. A quasi-political Explanation of the Higgs Boson; for Mr Waldegrave, UK Science Minister 1993.. [July 10, 2012]. 
  11. ^ Kathryn Grim. Ten things you may not know about the Higgs boson. Symmetry Magazine. [July 10, 2012]. 
  12. ^ Goldstone, J; Salam, Abdus; Weinberg, Steven. Broken Symmetries. Physical Review. 1962, 127 (3): 965–970. Bibcode:1962PhRv..127..965G. doi:10.1103/PhysRev.127.965. 
  13. ^ Ph. Anderson: "Plasmons, gauge invariance and mass." In: Physical Review. 130, 1963, p. 439–442
  14. ^ Higgs, Peter, My Life as a Boson: The Story of "The Higgs"//Duff, Michael; Liu, James, 2001, a spacetime odyssey: proceedings of the Inaugural Conference of the Michigan Center for Theoretical Physics : Michigan, USA, 21-25 May 2001, World Scientific. 2002:  pp.86-88, ISBN 9789812382313 
  15. ^ Englert, François; Brout, Robert. Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons. Physical Review Letters. 1964, 13 (9): 321–23. Bibcode:1964PhRvL..13..321E. doi:10.1103/PhysRevLett.13.321. 
  16. ^ 16.0 16.1 Higgs, Peter. Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons. Physical Review Letters. 1964, 13 (16): 508–509. Bibcode:1964PhRvL..13..508H. doi:10.1103/PhysRevLett.13.508. 
  17. ^ Guralnik, Gerald; Hagen, C. R.; Kibble, T. W. B. Global Conservation Laws and Massless Particles. Physical Review Letters. 1964, 13 (20): 585–587. Bibcode:1964PhRvL..13..585G. doi:10.1103/PhysRevLett.13.585. 
  18. ^ G.S. Guralnik. GAUGE INVARIANCE AND THE GOLDSTONE THEOREM – 1965 Feldafing talk. Modern Physics Letters A. 2011, 26 (19): 1381–1392. arXiv:1107.4592v1. Bibcode:2011MPLA...26.1381G. doi:10.1142/S0217732311036188. 
  19. ^ Higgs, Peter. Spontaneous Symmetry Breakdown without Massless Bosons. Physical Review. 1966, 145 (4): 1156–1163. Bibcode:1966PhRv..145.1156H. doi:10.1103/PhysRev.145.1156. 
  20. ^ S.L. Glashow. Partial-symmetries of weak interactions. Nuclear Physics. 1961, 22 (4): 579–588. Bibcode:1961NucPh..22..579G. doi:10.1016/0029-5582(61)90469-2. 
  21. ^ S. Weinberg. A Model of Leptons. Physical Review Letters. 1967, 19 (21): 1264–1266. Bibcode:1967PhRvL..19.1264W. doi:10.1103/PhysRevLett.19.1264. 
  22. ^ A. SalamN. Svartholm. . Elementary Particle Physics: Relativistic Groups and Analyticity, Eighth Nobel Symposium. Stockholm: Almquvist and Wiksell. 1968: pp. 367. 
  23. ^ Physical Review Letters - 50th Anniversary Milestone Papers. Physical Review Letters. 
  24. ^ American Physical Society - J. J. Sakurai Prize Winners. 
  25. ^ Higgs, P. W. Broken Symmetries, massless particles and gauge fields. Phys. Lett. 1964, 12: 132–133. doi:10.1016/0031-9163(64)91136-9. 
  26. ^ 26.0 26.1 Ellis, John; Mary Gaillard, Dimitri Nanopoulos,, A Historical Profile of the Higgs Boson. 2012 
  27. ^ G.S. Guralnik. The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles. International Journal of Modern Physics A. 2009, 24 (14): 2601–2627. arXiv:0907.3466. Bibcode:2009IJMPA..24.2601G. doi:10.1142/S0217751X09045431. 
  28. ^ Guralnik. Guralnik, G.S. The Beginnings of Spontaneous Symmetry Breaking in Particle Physics. Proceedings of the DPF-2011 Conference, Providence, RI, 8–13 August 2011. arXiv:1110.2253v1 [physics.hist-ph]. 11 October 2011. 
  29. ^ LEP Electroweak Working Group. 
  30. ^ Guidry, Mike. Gauge Field Theories: An Introduction with Applications. John Wiley & Sons. 2008: pp. 258. ISBN 9783527617364. 
  31. ^ Peskin, Michael; Schroeder, Daniel. 20//An introduction to quantum field theory Reprint. Westview Press. 1995. ISBN 978-0201503975. 
  32. ^ 32.0 32.1 Gunion, John, The Higgs Hunter's Guide. illustrated, reprint, Westview Press. 2000, ISBN 9780738203058 
  33. ^ 33.00 33.01 33.02 33.03 33.04 33.05 33.06 33.07 33.08 33.09 33.10 Bernardi, G., Higgs Bosons: Theory and Searches. 2012 
  34. ^ Explanatory Figures for the Higgs Boson Exclusion Plots. ATLAS News. CERN. [6 July 2012]. 
  35. ^ Lykken, Joseph D.. Beyond the Standard Model. Proceedings of the 2009 European School of High-Energy Physics, Bautzen, Germany, 14 - 27 June 2009. 2009. 
  36. ^ Plehn, Tilman. Lectures on LHC Physics. Lecture Notes is Physics 844. Springer. 2012. Sec. 1.2.2. arXiv:0910.4122. ISBN 3642240399. 
  37. ^ T. Schücker. Higgs-mass predictions. arXiv:0708.3344 [hep-ph]. 2007. 
  38. ^ The LEP Electroweak Working Group
  39. ^ Jackson, C.B.; Servant, G.; Shaughnessy, Gabe; Tait, Tim; Taoso, Marco, Higgs in space!, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. April, 2010 (4), doi:10.1088/1475-7516/2010/04/004 
  40. ^ Physics World, "Higgs could reveal itself in Dark-Matter collisions. British Institute of Physics. Retrieved 26 July 2011.
  41. ^ 41.0 41.1 41.2 41.3 41.4 Baglio, Julien; Djouadi, Abdelhak. Higgs production at the LHC. Journal of High Energy Physics. 2011, 1103: 055. arXiv:1012.0530. Bibcode:2011JHEP...03..055B. doi:10.1007/JHEP03(2011)055. 
  42. ^ 42.0 42.1 42.2 42.3 Baglio, Julien; Djouadi, Abdelhak. Predictions for Higgs production at the Tevatron and the associated uncertainties. Journal of High Energy Physics. 2010, 1010: 063. arXiv:1003.4266. Bibcode:2010JHEP...10..064B. doi:10.1007/JHEP10(2010)064. 
  43. ^ 43.0 43.1 43.2 Teixeira-Dias (LEP Higgs working group), P. Higgs boson searches at LEP. Journal of.Physics: Conference Series. 2008, 110: 042030. arXiv:0804.4146. Bibcode:2008JPhCS.110d2030T. doi:10.1088/1742-6596/110/4/042030. 
  44. ^ Collisions. LHC Machine Outreach. CERN. [26 July 2012]. 
  45. ^ Asquith, Lily. Why does the Higgs decay?. Life and Physics. The Gaurdian. 22 June 2012 [14 August 2012]. 
  46. ^ 46.0 46.1 46.2 46.3 46.4 LHC Higgs Cross Section Working Group. Handbook of LHC Higgs Cross Sections: 2. Differential Distributions. CERN Report 2. Tables A.1 - A.20. arXiv:1201.3084. 
  47. ^ 47.0 47.1 DJouadi, Abdelhak. The Anatomy of Electro-Weak Symmetry Breaking. I: The Higgs boson in the Standard Model. Phys.Rept. 2008, 457: pp.1–216. doi:10.1016/j.physrep.2007.10.004. 
  48. ^ Branco, G. C.; et. al. Theory and phenomenology of two-Higgs-doublet models. Physics Reports (Elsevier). 07/2012, 516 (1): 9. doi:10.1016/j.physrep.2012.02.002. 
  49. ^ Arbey, A.; et al. Implications of a 125 GeV Higgs for supersymmetric models. Phys. Lett. B. 2012, 708: 162–169. doi:10.1016/j.physletb.2012.01.053. 
  50. ^ Csaki, C.; Grojean, C.; Pilo, L.; Terning, J., Towards a realistic model of Higgsless electroweak symmetry breaking, Physical Review Letters. 2004, 92 (10): 101802, doi:10.1103/PhysRevLett.92.101802, PMID 15089195, Bibcode 2004PhRvL..92j1802C 
  51. ^ Csaki, C.; Grojean, C.; Pilo, L.; Terning, J.; Terning, John, Gauge theories on an interval: Unitarity without a Higgs, Physical Review D. 2004, 69 (5): 055006, doi:10.1103/PhysRevD.69.055006, Bibcode 2004PhRvD..69e5006C 
  52. ^ W.-M. Yao et al.. Searches for Higgs Bosons. Journal of Physics G. 2006, 33: pp. 5-6. Bibcode:2006JPhG...33....1Y. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001. 
  53. ^ Strange, A.; Marciano, W. Higgs bosons at the Fermilab Tevatron. Phys. Rev. D. 1994, 49 (3): 1354–1362. doi:10.1103/PhysRevD.49.1354. 
  54. ^ T. Aaltonen et al. (CDF and DØ Collaborations). Combination of Tevatron searches for the standard model Higgs boson in the W+W− decay mode. Physical Review Letters. 2010, 104 (6). Bibcode:2010PhRvL.104f1802A. doi:10.1103/PhysRevLett.104.061802. 
  55. ^ CDF Collaboration; D0 Collaboration, Combined CDF and DØ Upper Limits on Standard-Model Higgs-Boson Production. 7 2010 
  56. ^ The CDF & D0 Collaborations. Combined CDF and D0 Upper Limits on Standard Model Higgs Boson Production with up to 8.6 fb-1 of Data. arXiv:1107.5518 [hep-ex]. 27 July 2011. 
  57. ^ Search for Higgs bosons of the minimal supersymmetric standard model in p-p collisions at sqrt(s)=1.96 TeV. DØ Collaboration. 22 December 2011 [23 December 2011]. 
  58. ^ Tevatron scientists announce their final results on the Higgs particle. Fermilab press room. 2 July 2012 [2 July 2012]. 
  59. ^ The CDF & D0 Collaborations. Updated Combination of CDF and D0 Searches for Standard Model Higgs Boson Production with up to 10.0 fb-1 of Data. arXiv:1207.0449 [hep-ex]. 2 July 2012. 
  60. ^ First beam in the LHC - accelerating science. CERN Press Office. 10 September 2008 [12 July 2012]. 
  61. ^ Interim Summary Report on the Analysis of the 19 September 2008 Incident at the LHC (PDF). CERN. 15 October 2008 [2009-09-28]. EDMS 973073. 
  62. ^ CERN reports on progress towards LHC restart. CERN Press Office. 19 June 2009 [21 July 2009]. 
  63. ^ ''CERN Bulletin'' Issue No. 18-20/2010 - Monday 3 May 2010. Cdsweb.cern.ch. 3 May 2010 [7 December 2011]. 
  64. ^ Combination of the Searches for the Higgs Boson in ~1 fb−1 of Data Taken with the ATLAS Detector at 7 TeV Center-of-Mass Energy. 24 July 2011. ATLAS-CONF-2011-112. 
  65. ^ Search for standard model Higgs boson in pp collisions at sqrt{s}=7 TeV. 23 July 2011. CMS-PAS-HIG-11-011. 
  66. ^ "Combined Standard Model Higgs Boson Searches in pp Collisions at √s = 7 TeV with the ATLAS Experiment at the LHC" ATLAS Note (24 July 2011) (pdf) The ATLAS Collaboration. Retrieved 26 July 2011.
  67. ^ Detectors home in on Higgs boson. Nature News. 13 December 2011 [13 December 2011]. 
  68. ^ 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."
  69. ^ CERN press release #25.11, 13 December 2011 –CMS團隊發言人吉多·桐迺立（Guido Tonelli）說：「統計顯著性不夠大，無法做定論。直到今天為止，我們所看到的與背景漲落或與玻色子存在相符合。更仔細的分析與這精心打造的巨環在2012年所貢獻出的更多數據必定會給出一個答案。」
  70. ^ ATLAS Collaboration. Combined search for the Standard Model Higgs boson in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV with the ATLAS detector. arXiv:1207.0319 [hep-ex]. 2 July 2012. 
  71. ^ 71.0 71.1 CMS collaboration. Observation of a new boson with a mass near 125 GeV. CMS-PAS-HIG-12-020. 2012. 
  72. ^ Press Conference: Update on the search for the Higgs boson at CERN on 4 July 2012. Indico.cern.ch. 22 June 2012 [4 July 2012]. 
  73. ^ CERN to give update on Higgs search. CERN. 22 June 2012 [2 July 2011]. 
  74. ^ Higgs boson particle results could be a quantum leap. Times LIVE. 28 June 2012 [4 July 2012]. 
  75. ^ CERN prepares to deliver Higgs particle findings – Australian Broadcasting Corporation – Retrieved 4 July 2012.
  76. ^ ATLAS collaboration. Observation of an Excess of Events in the Search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC. ATLAS-CONF-2012-093. 2012. 
  77. ^ The hunt for the Higgs boson hits key decision point. MSNBC. 2012-06-12 [2012-09-05]. 
  78. ^ Important terms in discussing the search for the Higgs boson. Press Office. CERN. 2008. 
  79. ^ Read, A. L. Presentation of search results: The CL(s) technique. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 2002, 28 (10): 2693–2704. doi:10.1088/0954-3899/28/10/313. 
  80. ^ 80.0 80.1 80.2 Leon M. Lederman and Dick Teresi. The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question. Houghton Mifflin Company. 1993. 
  81. ^ 81.0 81.1 Ian Sample. Father of the God particle: Portrait of Peter Higgs unveiled. London: The Guardian. 3 March 2009 [24 June 2009]. 
  82. ^ 82.0 82.1 82.2 Ian Sample. Anything but the God particle. London: The Guardian. 29 May 2009 [24 June 2009]. 
  83. ^ Alister McGrath, Higgs boson: the particle of faith, The Daily Telegraph, Published 15 December 2011, Retrieved 15 December 2011.
  84. ^ reuters http://hk.news.yahoo.com/%E7%A7%91%E5%AD%B8%E5%AE%B6-%E4%B8%8A%E5%B8%9D%E7%B2%92%E5%AD%90%E7%84%A1%E9%97%9C%E4%B8%8A%E5%B8%9D-125900157.html |url=缺少标题 (帮助). 2011-12-14.  已忽略文本“title::科學家：上帝粒子無關上帝(yahoo翻譯) ” (帮助)
  85. ^ Ian Sample. Higgs competition: Crack open the bubbly, the God particle is dead. The Guardian (London). 12 June 2009 [4 May 2010]. 

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