歐洲核子研究中心測量到迄今最精準(zhǔn)希格斯玻色子壽命
歐洲核子研究中心(CERN)的物理學(xué)家測量了希格斯玻色子的壽命且精確度比以往任何時候都要高。由于這個傳說中的粒子存活的時間極短極短,于是科學(xué)家們想出了一個創(chuàng)造性的變通方法來計算這個新數(shù)字。
希格斯玻色子在20世紀(jì)60年代首次被假設(shè),它是標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)測的最后一個基本粒子,其他粒子則通過與它的相互作用獲得質(zhì)量。2012年對它的探測是一個世紀(jì)以來最重要的科學(xué)突破之一,為提出這一想法的科學(xué)家贏得了2013年諾貝爾物理學(xué)獎。 此后,希格斯玻色子在大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)中定期產(chǎn)生,這使物理學(xué)家能夠研究它的特性,但其中一些特性很難精確確定。事實上,它的壽命本身就是最難直接測量的特性之一,因為它不允許有足夠的時間穿過儀器到達(dá)檢測器。 因此,在這項新的研究中,CMS合作組織的科學(xué)家們使用了一種間接的方法來測量希格斯玻色子的壽命,且比以前更加精確。相反,他們轉(zhuǎn)向了一種被稱為質(zhì)量寬度的不同屬性--該粒子可能具有的質(zhì)量范圍。從本質(zhì)上講,粒子的質(zhì)量寬度越大它的壽命就越短,其允許物理學(xué)家通過測量前者來計算后者。 希格斯玻色子的名義質(zhì)量--其通常的、最常見的數(shù)值--是125吉電子伏(GeV)。但由于海森堡不確定性原理的量子怪異性,有時也會產(chǎn)生出更大質(zhì)量的版本。研究小組分析了來自LHC第二次觀測運(yùn)行的數(shù)據(jù),然后以計算“在殼”希格斯玻色子(那些接近標(biāo)稱質(zhì)量的玻色子)跟“離殼”希格斯玻色子(那些質(zhì)量比平常大得多的玻色子)的比率。 通過利用這種技術(shù),研究人員得以計算出希格斯玻色子的壽命:210 yoctoseconds。這個數(shù)值的不確定性 只有(+2.3/-0.9) x 10-22秒,這使其成為迄今為止對希格斯玻色子壽命的最精確測量。 CMS物理學(xué)家Pascal Vanlaer表示:“我們的結(jié)果表明,殼外希格斯玻色子的產(chǎn)生為測量希格斯玻色子的壽命提供了一個極好的方法。這為研究這一獨特粒子的特性樹立了一個里程碑。在未來幾年里,隨著下一次LHC運(yùn)行的數(shù)據(jù)和新的分析思路,測量的精度有望得到提高。” 據(jù)悉,LHC的下一次觀測運(yùn)行將于2022年啟動。 關(guān)鍵詞: 希格斯玻色子
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