世界科学２０１２．８●自从首次预测希格斯粒子存在的50年以来，科学家终于宣布，世界上最期望已久的粒子终于在大型强子对撞机上被检测到。
在瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心（CERN ）的礼堂内，充满了经久不息的热烈掌声、口哨声和欢呼声。
这一突破意味着解释所有已知粒子以及作用于它们的各种力的粒子物理学标准模型，可望得以完成。
发现希格斯玻色子！欧洲核子研究中心（CERN ）负责人7月4日宣布，质量约为125至126GeV 的希格斯玻色子分别在大型强子对撞机（LHC ）上的CMS 和ATLAS 子探测器上被发现，确定性水平，或者说标准偏差分别为5西格玛。
即使按照粒子物理学家的严格标准，从统计学的角度来看，也足可以认定这种粒子已被发现。
“我认为我们已经发现了它，”CERN 总干事罗尔夫·霍耶尔（Rolf Heuer ）在当地时间上午9时开始的久已期盼的新闻发布会即将结束时宣布道。
CMS 项目组的乔·英卡代拉（Joe Incan -dela ）和ATLAS 项目组的法比奥拉·贾诺蒂（Fabiola Gianotti ）报告称发现了质量约为125至126GeV 的希格斯玻色子，并达到5西格玛的标准偏差。
这一结果与去年12月这两个项目组宣布的在统计学意义上稍逊的发现希格斯粒子“迹象”的报告大致相同。
3日晚约11时，人们就开始井然有序地进入礼堂所在地，并在外露营休息，而于4日早上才开始排队准备进入的许多人，却因人满为患而被拒绝进入。
之前的几天里，各种传言、小道消息和炒作满天飞舞，但事实上，发现希格斯粒子几乎是可以肯定的，所以结果并不令人意外。
人们有信心相信，一定会是如预期的最好结果。
希格斯玻色子赋予所有基本粒子以质量，是所有物质存在的基础，是希格斯场的最基本单位。
希格斯场是一种包罗万象的实体，所有粒子都从中通过。
有些粒子，如光子，可以不受阻碍地从中通过，它们是无质量的。
而其他一些粒子则更像被困糖浆中的蝇子一样必须用力才能通过。
希格斯粒子及希格斯场是标准物理模型中所不可或缺的，但在7月4日宣布其发现之前，一直未被确定检测到。
新闻发布会上群情激奋，气氛热烈，最早预测希格斯玻色子存在的彼得·希格斯（Peter Higgs ，1964年希格斯玻色子以他的名字命名）也出席了这次新闻发布会，他心情激动地称此发现为“在我有生之年发生的最令人激动的事情。
”“这种质量的标准模式玻色子非常好，”贾诺蒂说道，“因为我们可以测量它，感谢大自然。
”近代发现史上人类智慧最伟大的成就之一方宇宁希格斯玻色子的发现及其科学意义欧洲核子研究中心计算机捕捉到一个典型的希格斯玻色子候选事件‖专稿‖4世界科学２０１２．８物理学家宁愿将发现的“希格斯玻色子”称为一种“新的玻色子”，这是因为他们还不清楚它的属性，还无法确定它与标准模型希格斯粒子的相似度。
“研究这种粒子的所有属性将是一个漫长的过程，”霍耶尔说道。
需要研究的属性之一是这种粒子的自旋，按照标准模型，它应该是一个零值。
CMS 项目组的奥利弗·巴克穆勒（Oliver Buchmueller ）说道，LHC 在2012年底将能够确定新发现玻色子的自旋值。
“令人兴奋的并不仅仅是发现本身，而是这一发现对希格斯场研究前景的意义。
”希格斯玻色子及其重要意义在全世界都在关注物理学界发现希格斯玻色子的好消息之时，人们格外想了解什么是希格斯玻色子科学家为什么要努力寻找它？为什么物理学界的这一事件会引起人们广泛的关注许多人对这些并不十分清楚。
以下是《新科学家》杂志对这些问题给出的答案。
●科学史上最伟大的理论之一比较简洁的答案：发现希格斯粒子，将可能代表近代发现史上人类智慧最伟大的成就之一，将证实科学史上最伟大的理论之一，这的确是一个好消息。
但是，如果在LHC 上发现了希格斯粒子，那么有待于发现的还更多。
这是一个非常重要的实验，物理学家需要了解我们存在的一些根本性问题，从关于自然界存在的四种相互作用力是否统一这一重大理论的争论，到宇宙大爆炸究竟是由什么引起的等等，这些至今仍然没有找到答案，回答这些问题可能已经超出了我们这一代人在技术和财力上的能力。
较为详尽的答案：基本粒子是构成一切物质实体的基本成分，其中质子、中子和电子构成一切稳定的物质，质子、中子、原子核，最终是原子，都是有质量的。
如果没有希格斯粒子，这些粒子就会是无质量的，就像光子一样。
我们从经验知道，物体有多重，取决于它位于何处。
例如，在陆地上沉重的物体，在水中就会轻一些。
同样，如果你在糖浆中推动一个汤匙，感觉一定比在空气中移动它更费劲一些。
粒子物理学的标准模型暗示存在着一个充满所有空间的“希格斯场”，这个“希格斯场”与各种粒子相互作用，其活动有强有弱，互动强烈的粒子，在运动中会遇到更多的阻力，显得更重；有些粒子，如光子，与“希格斯场”完全不产生互动，因此光子总是保持无质量的状态。
如此，一切物质的质量都由“希格斯场”的存在而决定，而质量是我们存在环境中的一个意外，因为在我们生存的宇宙中，恰好就有这样的一个背景场。
●站在针尖上的天使那么为什么是希格斯粒子呢？相对论告诉我们，没有任何信号可以比光跑得更快。
这一理论与量子力学结合在一起告诉我们，我们所认为的场的力量，实际上是各种粒子在物体间的传播。
粒子传输力量的方式是有点像“接球游戏”：如果我丢一球，你抓住了它，我会因投掷行为的后推力向后退几步，你也会因接球的动作向后退几步。
因此，如果我们双方都有所行动，那么我们就会互相排斥。
所以，如果存在有一个希格斯场，那么也一定存在有一种与这个场相关的粒子，这种粒子就是希格斯粒子。
这似乎是一种想象中的设想，就像想象站在针尖上的天使。
那么，是什么原因促使科学家去想象这样一种场景呢过去50年里最大的成就之一是两种自然力的统一：电磁力和弱力的相互作用。
在这个“弱电统一理论”（Electroweak Theory ）中，无质量光子的远距离交流产生电磁力，有质量的W 粒子和Z 粒子的交流则产生短程弱力，CERN 于20世纪60年代预测了W 和Z 粒子的存在，20世纪80年代证实了它们的存在。
质量约为125至126GeV 的希格斯玻色子分别在大型强子对撞机（LHC ）上的CMS 和ATLAS 子探测器上被发现‖专稿‖5世界科学２０１２．８·相关链接·去年12月13日，欧洲核子研究中心（CERN ）表示，他们发现了希格斯玻色子存在的迹象（见上图）。
参与寻找希格斯玻色子的Atlas 和CMS 实验团队宣称，他们在大致相同的124-125GeV 的位置，也就是相当于130倍质子质量的位置上看到了数据“峰值”。
当时，Atlas 团队发言人贾诺蒂说，这也许是因为数据波动造成的，但也许是因为更为有趣的原因，不能排除任何可能。
尽管已经看到了一些诱人的迹象，但结果不是那么清晰或肯定，伴随着与一些兴奋的猜测相比，CERN 表示：“它们还不够强有力，不足以宣告已经发现希格斯玻色子。
”科学家们需要在未来几个月进行更多的实验，以获得结论性证据。
自20世纪60年代发展起来的物理学标准模型，依赖于希格斯玻色子的存在———一种亚原子粒子，会与其他粒子碰撞，使一些粒子质量变大，一些粒子质量减轻，还有一些粒子完全失去质量，形成我们今天所知的宇宙。
希格斯玻色子被认为是建造宇宙的基本模块，是描述粒子和力相互作用的“标准模型”理论中最后一种尚未被发现的粒子。
然而，物理学家们仍为此激动不已。
当时一些科学家指出，尽管还没有得到结论性的实验结果，但是两个探测器都发现了少量过量的潜在衰变粒子，这与质量超过质子130倍的希格斯玻色子的存在相符。
英国曼彻斯特大学物理学家伦博尔德教授说，希格斯玻色子是否存在的发现不大可能成为一份圣诞礼物，但是物理学家完全可能在一年之内取得这项成果。
[则鸣/摘编]发现希格斯粒子存在迹象为了使这一理论在数学上能够说得通，这一基础理论中所有三种粒子都必须是无质量的，因此，它们“居中调停”的力量几乎是相同的。
只有当W 和Z 粒子在与“希格斯场”这一背景场的相互作用中获得了某种质量，这一基础统一理论才能解释，为什么这两种力与我们目前的测量方式看似不同，但从数学的角度上看却又是相容的。
从理论上来讲，希格斯粒子的质量应该是质子质量的100倍左右，但其确切质量无法预测。
自发现W 和Z 粒子以来的过去25年里，实验物理学家一直试图建立产生一个希格斯粒子的粒子加速器，如果它真的存在的话。
美国费米实验室的“万亿伏特粒子加速器”(Tevatron)，能够达到质子质量的大约120倍（约120千兆电子伏特），但没有发现希格斯粒子。
●宇宙物质理论皇冠上的明珠LHC 的目的是为了探测比这质量更重的希格斯粒子，如果发现125GeV 质量的希格斯粒子，那它将成为弱电统一理论、人类的起源，以及几乎所有宇宙物质理论认识皇冠上的明珠。
但并非一切都那么乐观，标准模式并无法对希格斯粒子、W 粒子和Z 粒子的质量作出解释。
事实上，认为我们需要新的物理学来解释为什么量子力学效应不应该造成这种级别质量的论点也并不见得高明多少。
最激动人心的方式之一可能涉及一种叫做超对称的理论。
如果超对称真实存在，那么基本粒子的数量将翻一番，我们需要的将不是一种希格斯粒子，而是两种。
这正是许多物理学家们希望能够找到的。
从CERN 传来的消息表明，第二种粒子的质量大约为140GeV 。
超对称是一种更玄妙的弦理论模式的重要组成部分，弦理论模式试图将引力和量子力学统一起来。
一些理论家甚至有更多理由希望，两种希格斯粒子，甚至是我们没有预料到的其他粒子，也有可能被发现。
如果在LHC 上只发现一种希格斯粒子，没有任何其他的发现，这将是一个喜忧参半的结果。
从理论上我们甚至可以想像最坏的可能性，我们将有可能发现质量的起源，但却没有新的实验指导告诉我们将如何进行下一步。
[责任编辑：则鸣]‖专稿‖6。
