发现“上帝粒子”衰变过程对普通人意味着什么？
前瞻网2018-08-31

（图片来源于cnet）
本周，想必关注了科技公众号的读者，都被“粒子物理学家通过大型强子对撞机实验首次观测到希格斯玻色子衰变为底部夸克过程”的消息刷屏了。不过，对于普通大众或者只是略懂科普知识的人来说，这件事的详细过程和对于我们的重要性，很难被完全理解。本文将简单谈谈，为什么你应该关心玻色子和夸克这种组成宇宙万物的无限小粒子。
最简单的道理是，粒子物理学研究的是“烘焙”我们现实世界的原料和配方，这就已经值得人们关心了。难道说，平常你只关心吃喝到嘴里的东西味道好不好，但认为它的做法和原料不值得研究吗?
当然，道理是空泛的。不过，考虑到类似帮助我们理解宇宙本质的科学探索，已经产生了所有人都在享受着的突破和利益，从实时全球通信网络，到可能会拯救你的生命的去纤颤器无一不包，你还觉得这毫无意义吗?有可能在未来某一天，我们对玻色子、夸克及其伴随而来的神秘现象有了充分理解后，能开发新的、更清洁的能源，到其他太阳系旅行，或者活得更长、更健康。
关于希格斯玻色子，物理学家们早在几十年就推测到它的存在，但直到2012年，它才第一次在大型强子对撞机中被发现。这很重要，因为按照主流理论，希格斯玻色子和一种被称为“希格斯场”的普遍能量场的相互作用，是亚原子粒子获得质量的原因。
费米实验室物理学家和希格斯玻色子的共同发现者林肯表示，在希格斯提出相关理论之前，质量是一种完全神秘的东西。为了更深入地了解希格斯玻色子是什么，以及它是如何与希格斯场相互作用的，林肯很好地把它分解了，他在几年前就在TED中，向全世界科普了他的研究成果。
不过这次的重点不在这里，本周的新发现是，物理学家第一次观测到了希格斯玻色子最常见的衰变过程和产物。这一点很重要，因为这种轻飘飘的粒子非常不稳定，且衰变速度极快，无法直接观测到。所以在过去，科学家实际上是通过观测它衰变的产物来完成的，就像凭气味嗅出一只臭鸡蛋一样。
“就像苹果砸在地上一样，希格斯玻色子通过与时空结构的相互作用，被转化成我们在实验中观测的最终碎片，”加州理工学院物理学教授纽曼(Harvey Newman)解释道。
因此，通过寻找希格斯玻色子最常见的衰变产物——底夸克——来应征其存在，应该是有意义的。“但有一个复杂的问题，”林肯解释说，“希格斯玻色子非常非常罕见，它们在每十亿次碰撞中才出现一次。而大多数碰撞都是由强大的(底夸克对)核力产生的，这些强力的底夸克完全掩盖了希格斯玻色子衰变产生的夸克”。
这就像有新的玉米粒，在加热之前是看不见的。现在，科学人员必须在一个装满白色泡沫塑料的白色盒子里加热玉米粒，而这些泡沫塑料看起来和爆米花一模一样。从外面往房间里看，你唯一能证实这种玉米粒存在的方法，就是指出罕见的加热，但是没有爆开的玉米粒。但这也无法证明希格斯玻色子的确切存在。
圣克鲁斯粒子物理研究所的尼尔森表示：“如果你只能观察到动物独特的鼻子和尾巴，你可能会让自己相信这是一头大象。根据你的预期，你甚至可以对大象的身体做出一些假设，但拉下帘子，直接观察大象的主体部分，会让你更加满意!”
而这一次，就是“直接观察了大象的主体部分”。
这周的发现不仅能让研究人员满意，还能告诉我们关于宇宙的一些重要信息，以及宇宙中所有的物质来自哪里。还是拿吃的作比，“如果你认为希格斯场是“糖浆”，在真空赋予粒子质量——这意味着我们(制作食物)似乎只需要一种糖浆，即使对于完全不同类型的粒子,” 大型强子对撞机粒子物理学家查尔顿(David Charlton)表示。