希格斯粒子之理论浅析

被誉为上帝粒子的希格斯玻色子于2012年7月4日在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)上被发现,这一发现震惊了世界。文章将从理论方面介绍希格斯玻色子,内容包括:(1)世界的基本组分和希格斯玻色子在其中扮演的角色;(2)希格斯玻色子的本质和希格斯机制;(3)希格斯玻色子在LHC上的产生、衰变和发现;(4)希格斯玻色子存在的和谐社会——超对称理论。     

希格斯粒子及其实验寻找和发现

希格斯机制引入基本粒子物理的标准模型,解决了规范对称性自发破缺和粒子质量起源的问题,希格斯粒子成为粒子物理实验的最重要寻找目标。2012年大型强子对撞机(LHC)上的环状螺线管(ATLAS)和紧凑缪子螺线管(CMS)两个实验,分别以超过5倍标准偏差的统计显著性发现了与希格斯粒子性质一致的新粒子。     

CMS实验中希格斯粒子的寻找

2012年7月4日,欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)上进行的两个实验—ATLAS实验和CMS实验,发现了一个质量大约为125 GeV的新粒子。这个粒子后来进一步被证实,其与粒子物理标准模型预言的希格斯粒子的属性相吻合。文章首先简单介绍了希格斯粒子及其发现历程,以及LHC上进行的CMS实验,然后主要介绍了CMS上希格斯粒子的发现和它的性质的测量结果,以及中国科学家们在其中做出的重要贡献。     

探索上帝粒子与质量起源

欧洲大型强子对撞机(LHC)上发现的125 GeV新希格斯粒子可能成为标准模型预期的"上帝粒子"。这一革命性发现开启了探索宇宙中一切基本粒子质量起源的新时代,成为21世纪粒子物理学的转折点。文章着重介绍:(1)探寻上帝粒子的重大科学意义;(2)探索质量起源的历史,以及为什么牛顿力学和爱因斯坦相对论均未解决质量起源问题;(3)神秘的真空与希格斯机制;(4)上帝粒子是如何提出的和怎样在LHC上发现的;(5)展望21世纪质量起源的探索与新物理定律的革命。     

希格斯粒子性质测量

2012年大型强子对撞机上的ATLAS和CMS实验发现希格斯粒子,这是粒子物理发展的一个里程碑。这一重大发现揭示了基本粒子质量的起源,极大地深化了人类对于物质世界的认知。希格斯粒子发现之后,测量希格斯粒子的性质是检验粒子物理标准模型并寻找新物理的重要途径。文章从质量、自旋、宇称和耦合等方面介绍希格斯粒子的性质测量。     

阻性板室气体粒子探测器原理及其应用

正运行于欧洲核子研究中心(CERN)的大型强子对撞机(LHC)是当今世界上最大的粒子物理实验设施。自2009年正式运行取数以来,已为粒子物理研究积累了海量实验数据,并于2012年发现了希格斯粒子(Higgs),成功证明了希格斯机制赋予基本粒子质量的正确性。中国合作组参与了LHC上所有的大型实验,并承担了众多粒子探测器的建造与升级工作,其中就包括阻性板室气体探测器(Resistive Plate Chamber,下文简称RPC)。     

漫谈希格斯粒子

希格斯玻色子发现于2012年,是粒子物理学研究中的一件划时代的大事。它在粒子物理的“标准模型”中起关键性作用,通过神秘的对称性破缺机制给基本粒子带来质量,和高深莫测的量子真空息息相关,也被认为在宇宙演化的极早期起重要作用。在希格斯玻色子发现十周年之际,文章将从科普视角出发,描绘希格斯玻色子的理论背景、粒子特性、实验探测、研究现状和展望,揭开希格斯玻色子的神秘面纱,理解它的过去、现在和未来。     

CEPC-SppC加速器——从概念设计到技术设计

2012年7月4日欧洲核子研究中心(CERN)宣布在大型强子对撞机LHC上发现希格斯粒子,科学家经过50多年的搜索,粒子物理学终于进入了希格斯时代。由于希格斯能量为较低的125 Ge V,因此,除了可以使用直线正负电子对撞机(例如ILC和CLIC)外,还可以采用环形电子正负对撞机产生希格斯粒子,并且后者具有更高的亮度及更多的对撞点,除了在功耗方面外。     

探寻和发现——见证希格斯粒子或极类似物

进一步的工作将证明它到底是标准模型的最后一个粒子还是新物理的踪迹．大约50年前,三篇几乎同时独立发表的文章奠定了以后将被称为希格斯机制的理论基础．在粒子物理的标准模型中,要求存在一个标量场,它激发出一个自旋为零的粒子,此标量场与其他基本粒子相互作用而赋予它们以质量．希格斯玻色子是标准模型所预言然而最后尚未被发现的粒子．     

成功的道路 辉煌的成就——CERN成立60周年有感

<正>权威科技杂志每年评出的十大科技进展往往是人们最为关注的重大科技新闻。美国《科学》杂志网站2012年12月20日公布了该刊评选的2012年十大科学进展,其中发现被称为"上帝粒子"的希格斯(Higgs)玻色子列为首条并被尊为该年度最大科学突破。网站是这样介绍的:希格斯玻色子是英国教授希格斯(P.Higgs)在20世纪60年代的理论研究中预言存在的粒子,是物质的质量之源,其他粒子在希格斯     

希格斯与他的“上帝粒子”

  因提出“希格斯机制”和预言“希格斯玻色子”而闻名于世的彼得&#8226;希格斯（Peter Higgs）2009年获得瑞典皇家科学院诺贝尔物理学奖评委会和斯德哥尔摩大学联合颁发的奥斯卡&#8226;克莱因（Oskar Klein）奖。10月1日,希格斯在Alba Nova大学中心做了题为“我作为玻色子的一生”（My Life as a Boson）的获奖演讲。随着坐落在西欧核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）即将开始运行取数并寻找那个给予基本粒子以质量的“上帝粒子”——希格斯玻色子,越来越多的人开始关注希格斯机制和它背后的物理,甚至为LHC能否找到希格斯粒子而打赌。为了以简单通俗的语言还原四十多年前发现希格斯机制的真实过程,我们在此翻译了《Physics World》由编辑彼得&#8226;罗杰斯（Peter Rodges）于2004年7月采访希格斯本人后所撰写的文章《Peter Higgs: the Man behind the Boson》,以飨读者。     

在T2HDM模型中中性希格斯粒子对B→X_s1 1-衰变过程的影响(英文)

在T2HDM模型中计算了中性希格斯粒子圈图对稀有衰变过程B→X_s1 1-的贡献.通过计算发现:(a)中性希格斯粒子对衰变过程B→X_s1 1-的修正能够增强其标准模型的预言,但增幅很小;(b)在中性希格斯玻色子的质量大于100GeV和tanβ<40的情况下,中性希格斯粒子对稀有衰变过程B→X_s1 1-的分支比的贡献可忽略.     

摆动的真空是质量的来源吗？

物质的质量从何而来是自然界最深层次的秘密之一.40多年前,物理学家希格斯(P.W.Higgs)提出是一种玻色子引发的场给予物质以质量,此后,学界便称这种粒子为希格斯玻色子(Higgs boson).十多年来,花费了相当多的时间和金钱在用粒子加速器寻找此种粒子,但迄无所获.2008年9月10日启动的目前世界上能量最大的强子对撞机(LHC)的任务之一就是企图发现这一假想存在的粒子①.     

探寻上帝粒子的踪迹

 希格斯自发性对称破缺的理论在20 世纪60 年代提出。从20 世纪80 年代,科学家开始了希格斯粒子,又称上帝粒子的寻找。希格斯粒子是描述基本物质结构的标准模型最后一个未发现的粒子。所以它的发现对于标准模型的完备起着决定性的作用。     

超导与规范对称性,希格斯机制与希格斯粒子——电磁学与电动力学中的超导Ⅱ

本文是文献[1]和[2]联合的后继文章,在文中我们依据电磁学和电动力学中的麦克斯韦方程组建立了有质量光子导致导体中的超导现象这一事实的规范不变描写,文献[1]的结果是目前理论选取洛伦兹规范的特殊情形.我们发现在这种规范不变的理论中存在一个零质量的标量场,它可以和规范势的纵向分量相互转化.这正是文献[2]所介绍的2013年诺贝尔物理学奖中著名的希格斯机制,即规范粒子吃掉Goldstone玻色子而产生纵向分量,因而获得质量.这个新引进的零质量标量场对应量子场论中激发Goldstone玻色子的标量场,它可以被看成是一个更一般的两分量复标量场的相角分量.而此推广的复标量场的常数模分量可以被看成是另一个动力学场——希格斯场的真空期望值.希格斯场的激发是希格斯粒子,即所谓上帝的粒子;而光子的质量则起源于希格斯场的真空期望值.     

CEPC上的物理和探测器

经过近半个世纪的寻找,2012年,物理学家在欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)上发现了希格斯玻色子(Higgs Boson),补全了粒子物理标准模型粒子谱的最后一块拼图(图1)。粒子物理标准模型是人类迄今为止构建的最为成功的物理模型之一。     

中微子——通往新物理之门

<正>希格斯粒子被发现之后,粒子物理进入了一个新的阶段。希格斯粒子是粒子物理标准模型的最后一个组成部分,它的发现意味着一个时代的结束,也预示着一个新时代的开启。标准模型是系统地描述整个粒子物理、经过大量实验检验的理论体系。建立标准模型的相关工作已获得了18次诺贝尔奖。找到希格斯粒子之后,标准模型趋近完善,具有优美的结构和惊人的预言能力;另一方面,却存在暗物质、     

在T2HDM模型中中性希格斯粒子对B→Xsl+l－衰变过程的影响

在T2HDM模型中计算了中性希格斯粒子圈图对稀有衰变过程B→X_sl⁺l^－的贡献. 通过计算发现: (a)中性希格斯粒子对衰变过程B→X_sl⁺l^－的修正能够增强其标准模型的预言, 但增幅很小; (b)在中性希格斯玻色子的质量大于100GeV和tanβ<40的情况下, 中性希格斯粒子对稀有衰变过程B→X_sl⁺l^－的分支比的贡献可忽略.     

未来最有可能震动物理世界的实验

<正>当CERN的科学家2013年7月宣布他们发现了希格斯玻色子的时候,描述所有已知粒子和相互作用的标准模型理论被认为已经发现了它框架结构最后一点所缺少的东西,这个东西就是被认为给出所有粒子质量来源的希格斯玻色子。这意味着当今时代的粒子物理学已经划上了圆满的句号。这是一件非常好的事情,对吧?慢着,也可能不是。科学家一直以为标准模型所缺憾的希格斯粒子是非常重要的,它将引导更     

封面说明

正封面为2013年诺贝尔物理学奖得主的照片,左为弗朗索瓦-恩格勒(Franois Englert,比利时);右为彼得-希格斯(Peter W.Higgs,英).本刊2014年第1期由王青教授(清华大学物理系)撰写的文章"2013年诺贝尔物理学奖介绍:规范粒子质量的起源"介绍了获奖者的相关工作.