科學家怎麼知道2023年歐洲核子中心找到的粒子是希格斯粒子?

時間 2021-06-01 17:33:01

1樓:

粒子的內稟性質有:質量,電荷,自旋,CP性質;其相互作用性質有:產生道的截面,衰變道的分支比,如此等等。

標準模型預言希格斯粒子是乙個中性、自旋為0、CP為++的粒子,其與W、Z粒子及有質量的費公尺子均有直接相互作用,相互作用強度正比於該粒子的質量(因此希格斯粒子與基本粒子的質量起源有關)。但是原則上希格斯粒子的質量是自由引數,只能由實驗測定而不能理論預言,所以題主所問的【質量對上了嗎】不是直接判據(但是是間接判據,因為希格斯粒子的質量可以貢獻到一些過程的高階修正中去,我們可以通過其他過程間接地限制希格斯質量可以出現的區間)。

我們是從雙光子末態找到希格斯粒子的,就是說新粒子可以衰變為兩個光子。我們知道光子不帶電,因此從電荷守恆知道該粒子不帶電。此外,由於末態是兩個玻色子,我們也知道新粒子必定是個玻色子。

我們有乙個稱為朗道-楊定理的結論,說自旋為1的粒子不能衰變到兩個光子,因此新粒子的自旋只可能是0,2,3……。

接下來我們測量了新粒子衰變到WW、ZZ的截面及角分布並做了擬合,發現一切都與【自旋為0的CP++粒子】符合得很好。我們還盡量精確地測量了新粒子到bb、mumu、tautau的末態以及新粒子與tt的聯合產生,發現也與標準模型的假定符合得很好。

因此我們得出結論:這個新粒子非常非常非常可能是標準模型所預言的希格斯粒子。

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