ATLAS测得迄今最精确希格斯玻色子质量

ATLAS测得迄今最精确希格斯玻色子质量CERN于2012年7月正式宣布在大型强子对撞机（LHC）上发现了希格斯玻色子，这是粒子物理学标准模型的“最后一块拼图”。而希格斯玻色子的质量不由标准模型预测，必须通过实验测量来确定，其值决定了希格斯玻色子与其他基本粒子以及自身相互作用的强度。对这一基本参数开展精确测定，使物理学家能对希格斯玻色子性质的测量与标准模型的预测进行对比。如果预测出现偏差，可能预示新粒子的存在。在最新研究中，ATLAS团队基于该粒子衰变为两个高能光子（双光子通道），对运行期间收集到的所有数据集分析后得出希格斯玻色子的质量为125.22吉电子伏特（GeV，1吉电子伏特等于10亿电子伏特），不确定度为0.14GeV，精度为0.11%，这是迄今通过单衰变通道获得的最精确的希格斯玻色子质量。他们将这一结果与此前开展的基于该粒子衰变为四个轻子（四轻子通道）进行分析获得的质量相结合，获得希格斯玻色子质量为125.11GeV，不确定度为0.11GeV，精度为0.09%，这是迄今对这一基本参数最精确的测量。ATLAS合作组发言人安德烈亚斯·霍费尔表示，强大的重建算法与精确的校准相结合是精确测量的决定性因素。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1372981.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1372981.htm

《Nature》报道北大物理新成果：首次观测到三玻色子联合产生

《Nature》报道北大物理新成果：首次观测到三玻色子联合产生相关成果发表于《物理评论快报》，并被选为编辑推荐论文。首次观测到三玻色子联合产生先简单了解一下，此次成果发现的主角——三种基本粒子。两种电荷相反的粒子W玻色子W+和W-，以及一种光子γ。我们知道，宇宙中有四大基本相互作用：引力作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。每种相互作用都是由某一种媒介粒子传递的，它们被称为玻色子。在标准模型里，无质量的光子（γ）传播长程的电磁相互作用。而W玻色子是一种负责传递弱相互作用的基本粒子。此前曾被发现并证明，W玻色子是参与核聚变的重要粒子。但W玻色子的质量很重，约是质子的85倍，实验中通常很难被发现。只有通过大型强子对撞机LHC这样的高能量装置才有可能“撞”出1个。而要找到像W+W-γ这种形态，更是难上加难。研究团队在LHC上使用紧凑缪子线圈（CMS）探测器筛选和分析了2016年至2018年期间数十亿次13TeV质子-质子对撞数据，以超过5倍标准偏差的统计置信度，首次观测到了双W玻色子与光子（WWγ）这一新型的三玻色子联合产生过程。研究团队进一步向《中国科学报》解释，5.6倍标准偏差是与假设不存在三玻色子过程的情况（即空假设）相比，这也意味着数据支持三玻色子过程的存在。他们进而对希格斯与轻夸克的耦合给出了一批较强的限制性结果。北大物理李强团队据北大物理学院技术物理系官网介绍，此项成果是由李强课题组在CMS国际合作组提出并领导。北京大学物理学院2017级博士研究生安莹（现为德国电子同步加速器中心DESY博士后）担当分析负责人。一直以来，精确测量多玻色子特别是三玻色子联合产生过程，是目前高能对撞机物理领域前沿热点之一，可用于探测非阿贝尔相互作用以及检验标准模型。李强团队自2010年以来，就致力于高能对撞机上的多玻色子物理研究。2022年，他们全球首次实现了三W玻色子共振态的寻找、并开发了3夸克和4夸克特征喷注的鉴别及校准技术。此项研究开拓了新物理寻找的新航线。李强向《中国科学报》表示，高能物理确实处在比较艰难的时期。在人迹罕至的地方探险，虽然有着未知和挑战，但也有着新发现的可能性。参考链接：[1]https://ppnp.pku.edu.cn/info/1020/2145.htm[2]https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/3/519806.shtm...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1425377.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1425377.htm

成功预测“上帝粒子”——希格斯玻色子存在的诺贝尔物理学奖得主彼得・希格斯日前去世，享年94岁。英国爱丁堡大学在10日发表的讣告中

成功预测“上帝粒子”——希格斯玻色子存在的诺贝尔物理学奖得主彼得・希格斯日前去世，享年94岁。英国爱丁堡大学在10日发表的讣告中说，该大学荣誉退休教授希格斯在短暂患病后于4月8日在家中平静地去世。1964年，希格斯提出一种粒子场的存在，预言一种能吸引其他粒子进而产生质量的玻色子的存在，即希格斯玻色子。多年后，欧洲核子研究中心通过大型强子对撞机实验证实了它的存在。2013年，希格斯和一名比利时物理学家一起获得当年的诺贝尔物理学奖。（新华社）

大型强子对撞机观测到了顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠

大型强子对撞机观测到了顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠粒子物理学中的量子纠缠最近，在安东-蔡林格（AntonZeilinger）和他的团队首次确证两个光子之间存在纠缠的二十年后，ATLAS和CMS实验报告说，在大型强子对撞机上观测到了同时静止产生的顶夸克及其反粒子之间的量子纠缠。确认最重的基本粒子--顶夸克之间的量子纠缠为探索我们世界的量子本质开辟了一条新途径，其能量远远超出了量子光学等领域所能达到的水平。同时，大型强子对撞机上顶夸克对的巨大产生率提供了顶夸克的巨大数据样本，为这些研究提供了独一无二的机会。顶级夸克和反粒子之间的量子纠缠在大型强子对撞机上得到证实，标志着高能量子物理学在大量数据和先进分析方法的支持下取得了重大进展。来源：欧洲核子研究中心爱因斯坦对量子力学的挑战在量子力学中，如果我们知道其中一个粒子在测量另一个粒子时的状态，那么这两个粒子就是纠缠的。即使这两个最初纠缠在一起的粒子在测量前彼此相距很远，情况也是如此。这就是爱因斯坦所说的"超距作用"：虽然信息的传播速度不可能超过光速，但在对第一个粒子进行测量时，第二个粒子保证会立即处于相应的状态。1934年，爱因斯坦和他的合作者提出了一个思想实验，他们认为这个实验揭示了量子力学的不一致性。为了解决这个悖论，他们提出，我们对纠缠的描述是不完整的，系统中还有其他我们无法通过实验获得的量在起作用。那么，纠缠就是我们对这些隐藏变量一无所知的结果。测量纠缠的先进技术在一项新的测量中，CMS合作小组首次研究了以极快的速度同时产生的顶夸克和顶反夸克的自旋纠缠。因此，这两个粒子在衰变之前相距甚远，也就是说，它们之间的距离大于以光速传输的信息所能覆盖的距离。夸克和反夸克自旋之间的相关性是通过观察它们衰变产物的角度分布来测量的。分析中采用了最先进的机器学习方法，以正确分配顶（反）夸克衰变产物，并改进系统不确定性的建模。图1显示了在两个不同运动学区域观察到的纠缠程度，以参数ΔE为特征。图1：在两个运动学区域观察到的以ΔE为特征的纠缠水平。图中显示了测量结果（点）及其不确定性，并与SM预测值（红线）进行了比较。水平蓝线对应于夸克和反夸克之间以光速交换信息所能解释的最大纠缠度ΔE临界值。第一个分段对应于产生的横动量小于50GeV的顶夸克，而在最后一个分段中，顶夸克对具有很高的不变质量，即相互之间的运动速度很大。在这两个运动学区域测得的ΔE都大于1，证实了两个粒子之间的纠缠。特别是在第二个分区，顶夸克-反夸克对的相对速度非常大，只有10%的情况下它们才有机会进行交流。在这里，纠缠度明显高于ΔE临界值，而ΔE临界值是在光速下通过隐藏变量进行信息交流所能解释的纠缠度。因此，测量结果表明，在已知最重的粒子之间确实存在"超距作用"。资料来源：欧洲核子研究中心编译自/citechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435165.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435165.htm

希格斯玻色子之谜：当自然界违背人们的期望时

希格斯玻色子之谜：当自然界违背人们的期望时欧洲核子研究中心理论物理部举办了一次研讨会，探讨希格斯玻色子的特性和起源的非常规解释。虽然没有发现"自然"解决方案的证据，但来自ATLAS和CMS实验的未来数据将指引前进的道路，有可能改变我们对基础物理学的理解。在1月30日至2月3日由欧洲核子研究中心理论物理部主办的为期一周的研讨会"自然性的异国方法"上，人们讨论了这些难题。希格斯玻色子是已知最简单的粒子：一个没有电荷和自旋的"真空碎片"。与所有基本粒子一样，它是一个被称为场的更基本实体的激发，或者说是量子--独特的无特征的布鲁特-恩格勒特-希格斯场，它均匀地充满了所有空间。这个场被理解为在大爆炸后几分之一纳秒的一个划时代的"电弱"相变期间出现的；而此前，像电子这样的基本粒子是以光速运动的，之后它们永远被迫与这种量子糖浆相互作用，这使它们具有了质量属性。来自CMS实验的事件显示，用于搜索额外的重希格斯玻色子。资料来源：欧洲核子研究中心但如果这幅图是真的，希格斯玻色子本身应该从已知粒子与其母体场的相互作用中获得质量。将这些所谓的量子修正加在一起，将表明希格斯玻色子的质量值比观察到的要大很多个数量级。除了使它超出任何可以想象的实验的范围之外，这样一个重量级的希格斯粒子将不允许我们所知的宇宙形成。早在希格斯玻色子被发现之前就意识到了这个悖论（称为电弱层次问题），并且在标准模型所描述的那些粒子和力量的可能存在的指导下，物理学家提出了各种解释。其中一个解释是，希格斯玻色子是由更多的基本实体组成的，它们被非常强大的力量固定在一起，从而规避了量子修正的影响。另一种是时空拥有额外的"超对称"维度，这将意味着存在一个全新的粒子镜像世界，可以抵消标准粒子的麻烦的量子修正。然而，到目前为止，还没有发现这种对电弱等级问题的"自然"解决方案的证据。进入"自然性的奇特方法"，它借鉴了广义对称、紫外/红外混合、弱引力猜想和"神奇的零"等概念，试图解释希格斯玻色子的质量，以及物理学中其他不自然的数字。如果这些语言是深奥的，那是因为二月研讨会的参与者被鼓励挑战常规，在知识的边缘播下思想的种子--包括那些完全拒绝自然性概念的思想。后者将是对过去成功的根本性突破。毕竟，希格斯玻色子的质量并不是自然界中唯一看似不自然的数字：例如，物理学家曾经对电子的电能在短距离内不会无限增长感到困惑，但随着电子有一个反物质伙伴--正电子的发现，这个谜团消失了，它抵消了非物理的分歧。希格斯玻色子的非自然质量甚至可能与宇宙学常数的超小但非零的数值有关，而宇宙学常数是宇宙加速膨胀的原因。欧洲核子研究中心（CERN）的蒂姆-科恩（TimCohen）说："这次研讨会为我们提供了一个奇妙的论坛，使我们能够从新的角度来看待自然性问题，包括各种物理系统和具体的粒子物理学，研讨会的共同组织者，我们的社区几十年来一直在思考希格斯的自然性问题，然而我们中的许多人怀疑，我们还没有找到正确的想法。如果最终能够理解自然界是如何解决电弱层次问题的，就很有可能学到一些东西，改变我们对基础物理学的看法，以及自我们学科开始以来一直为我们服务的还原论哲学。"虽然理论家们让他们的想象力自由驰骋，但欧洲核子研究中心研讨会的结论很明确：未来的道路将由数据来指导。未来几年，ATLAS和CMS将收集更多的希格斯玻色子样本--以及在LHC之后提议的专用"希格斯工厂"进行的实验--将使物理学家能够研究希格斯玻色子与自身的独特互动。这将提供有关布鲁特-英格拉特-希格斯场的精确形状和形式以及电弱相变的性质的信息，并可能告诉我们希格斯玻色子是自然的还是对我们的存在进行了奇怪的微调。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353821.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353821.htm

三年改造后，大型强子对撞机再出发

三年改造后，大型强子对撞机再出发在大型强子对撞机2018-22年关闭期间，ALICE实验中的探测器进行了改造。对新物理学的追寻再度开启。世界上最强大的粉碎高能粒子机器，大型强子对撞机（LHC），在关闭三年多后重新启动。在日内瓦附近的欧洲核子研究中心CERN，质子束再次在其27公里的环路中呼啸而过。7月，物理学家们启动了实验，观察粒子束的对撞。在2009-13年和2015-18年的前两个阶段，LHC探索了现在已知的物理世界。所有这些工作——包括2012年希格斯玻色子的成功发现——再次确定了物理学家目前对塑造宇宙的粒子和力的最佳描述：标准模型。但是，科学家们筛选了以千兆计的高能对撞的碎片，还是没有找到任何令人惊讶的新粒子或其他完全未知的东西的证据。这一次可能会有所不同。迄今为止，LHC的建造成本为92亿美元，其中包括最新的升级：第三版包含更多的数据、更好的探测器和寻找新物理的创新方法。更重要的是，科学家们会从一个诱人的反常结果清单（比上次运行开始时更多）开始，其中藏着寻找标准模型之外粒子的方向。...来自：雷锋频道：@kejiqu群组：@kejiquchat投稿：@kejiqubot