作者 Emma stein | 發布日期 2018 年 08 月 29 日 12:59
歐洲核子研究組織（CERN）再度宣布希格斯波色子的一大研究里程碑，在大型強子對撞機
中第一次觀察到希格斯玻色子衰變為底夸克。搞懂希格斯玻色子衰變，可以幫助物理學家
們理解為什麼宇宙具有質量。
科學家尋覓上帝粒子「希格斯玻色子（Higgs Boson）」逾 40 年，終於在 2012 年透過
大型強子對撞機（LHC）發現，在粒子每 10 億次碰撞中只會產生那麼一次，是極罕見的
高能物理現象。
根據希格斯機制，希格斯玻色子負責給予其他基本粒子質量，即基本粒子因與希格斯場耦
合而獲得質量；在粒子物理學標準模型中，預測希格斯玻色子應該最常衰變為基本粒子底
夸克-反底夸克對，機率佔 56.1%，底夸克質量約質子 4 倍。
希格斯玻色子質量為 126 GeV（或者說是質子質量 133 倍），在粒子對的高能碰撞中產
生，此時他們被加速到接近光速，壽命（mean lifetime）極短，平均只有 1.6×10 -22
秒，所以說，科學家不可能直接觀測到希格斯玻色子，只能從它衰變的產物去回推性質
。
而 2012 年宣布發現希格斯玻色子時，物理學家就是依賴於衰變後的產物 Z 玻色子、W
玻色子和光子，但不是底夸克，原因非常簡單：這些特定的衰變物更容易被識別出來。
大型強子對撞機內粒子對每次碰撞都會噴濺次原子副產物，最常見的即底夸克，但它們會
再迅速衰變成其他類型的粒子，也就是說，想從這「粒子雨」找回最初來自希格斯玻色子
的 2 個底夸克有如大海撈針。
直到今年 8 月 28 日，參與大型強子對撞器配備七大實驗探測器之二：超環面儀器（
ATLAS）與緊湊緲子線圈（CMS）的團隊才再一次興奮宣布，理論終於證實，我們明確觀察
到希格斯玻色子衰變成底夸克-反底夸克對！這也表明理論預測與實驗數據存在強烈一致
性，反過來又會對基本物理學思想產生嚴格限制條件。
理論計算，希格斯玻色子衰變產物的百分比為：底夸克（58%）、W 玻色子（21%），Z 玻
色子（6%），τ 輕子（2.6%）和光子（ 0.2%），而這次關鍵結果是驗證底夸克預測正確
無誤。
藉由發現希格斯玻色子與已知粒子的相互作用，科學家們也許能探測到新物理現象，比如
一小部分希格斯玻色子可能在衰變過程中產生暗物質粒子。
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