北京時間 2 月 18 日訊息，據國外媒體報道，科學家們發現了希格斯玻色子罕見衰變的首個證據，從而擴大了我們對奇怪的量子宇宙的理解。

2012 年的諾貝爾物理學獎表彰了一項突破性的發現：希格斯玻色子的發現。近 50 年前，物理標準模型預測，存在這樣一種亞原子粒子。希格斯玻色子十分不穩定，生產後會迅速衰變為質量更小的離子，如兩個光子（輕粒子）。

現在，在瑞士，歐洲核子研究組織的大型強子對撞機的研究人員使用 ATLAS 和 CMS，發現了罕見的希格斯玻色子衰變的證據，其中該亞原子粒子衰變為一個光子和兩個輕粒子。輕粒子是一種可以帶電或不帶電的基本粒子。（例如，電子和μ子就是兩種帶電的輕粒子。）具體而言，研究人員發現證據，可以證明希格斯玻色子可以衰變成一個光子和一對電子，或一個光子和一對電荷相反的μ子。

通過使用標準模型，科學家能夠預測出，希格斯玻色子可以衰變成不同的基本粒子，其中比較 “普遍”的一種是衰變成兩個光子。他們還可以估計出，希格斯玻色子衰變成不同粒子組合的頻率，但希格斯玻色子衰變成一個光子和兩個輕粒子卻十分罕見。

在這種衰變型別中，希格斯玻色子在生成後迅速變成一個光子和一個被科學家們稱為 “虛擬光子”粒子。這個 “虛擬光子”（也稱為 “離殼光子”）接著馬上衰變成其他粒子。而在這個衰變型別中，“虛擬光子”則衰變成了兩個輕粒子。大型強子對撞機 ATLAS 實驗室的粒子物理學家詹姆斯 · 比徹姆說，該 “虛擬光子”具有非常小的非零質量，而普通光子則完全沒有質量。

在一項新的研究中，大型強子對撞機的研究人員發現了希格斯玻色子罕見衰變的首個證據。

比徹姆補充說，這兩個 “撞擊了熱量計的”輕粒子 “彼此非常接近”。大型強子對撞機的熱量計，可以阻止粒子碰撞產生的粒子。當該工具阻止或 “吸收”了粒子時，科學家便可以發現和研究它們。

雖然科學家們已經預測希格斯玻色子應該存在這種型別的衰變，但比徹姆說，這一新的發現是 “該希格斯玻色子極罕見衰變模式的第一個證據”。

但是，比徹姆接著補充說，研究團隊想要直接觀察到這種罕見的衰變，或許需要等到他們在接下來的高亮度大型強子對撞機專案中，將裝置升級之後。（這將在 LHC Run 3 之後進行。本研究中使用的資料來自於 Run 2，即 2015 年開始到 2018 年結束的第二輪大型強子對撞機執行。Run 3 將於 2022 年 3 月開始。）

ATLAS 的一份宣告寫道：“隨著高亮度 LHC 專案預期可以提供大量的資料，研究希格斯玻色子的罕見衰變將成為新常態。”

通過研究這類罕見的衰變，科學家們可以探索超越標準模型的新物理可能性。比徹姆表示，標準模型解釋了我們現實宇宙中的很多事物，但其中並不包括重力或暗物質。人們認為，已知宇宙中 80% 的物質為不發光且無法被直接觀測到的暗物質。然而，科學家們至今還不清楚暗物質到底是什麼。

他說：“我們一直在嘗試拓展標準模型。我們必須找到一個視窗或傳送門，從我們的世界進入這個黑暗的未知世界。其中一個希望就是希格斯玻色子。”比徹姆還解釋，這個 “黑暗的未知世界”涵蓋了標準模型以外的物理學。

但是，目前也無需過於興奮。比徹姆說，新的研究 “並未提供任何關於希格斯玻色子進入該’黑暗未知世界’的新資訊”。但是，他也強調，“新研究證明，我們可以較為輕鬆地尋找到這種罕見的現象”——這可以推動全面的探索。