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。     

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。     

CMS探测器升级中的气体——电子放大器

正2009年,经过近二十年的设计、施工和安装调试,位于欧洲核子中心(CERN)的大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)终于正式对撞成功,运行于其上的紧凑型缪子螺线管(Compact Muon Solenoid,CMS)~(1)探测器也开始运行取数。三年后,CMS实验与ATLAS实验共同宣布,在质量125 Ge V发现了希格斯玻色子~(2)。这是举世瞩目的高光时刻,意味着粒子物理标准模型预言的基本粒子全部被发现,人类对粒子物理的探索进入了新的领域。     

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)。     

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。     

在大型强子对撞机上的CMS实验

LHC(large hadron collider)是目前世界上能量最高的强子对撞机.CMS(compact muon solenoid,中文译名是紧凑型缪子螺线管探测器)是LHC上的主要实验计划之一,其目标就是要寻找Higgs粒子或者超出标准模型的其他新粒子,探清自然界的电弱破缺机制,以及寻找暗物质.CMS实验位于高能量和高亮度的最前沿,是21世纪初人类认识微观世界最重要的物理实验之一.中国参加了这项国际合作,制作了部分μ子探测器、磁铁支架、电子学和地板等,目前转入物理研究工作,争取在物理研究中作出有显示度的贡献.文章简要介绍了CMS探测器以及CMS实验的目标和意义.     

希格斯玻色子最主要衰变过程的发现

正2018年7月9日,欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上的ATLAS实验在韩国首尔举行的国际高能物理会议上宣布,独立发现了希格斯粒子~([1—4])的最主要的衰变过程——正反底夸克对衰变(H→bb~([5—11])。同年8月5日,CERN的CMS实验组也确认这个发现~([12—17])。8月28日,CERN通过发布会正式宣布这个激动人心的结果,物理学家都欢呼沸腾,各国的媒体都有追踪     

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。     

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。     

CERN实验观测到疑似Higgs玻色子的粒子

2012年7月4日,欧洲核子研究中心（CERN）发布新闻说,当日在CERN举行的学术讨论会上,在大型强子对撞机LHC上进行的两个实验（AT-LAS实验和CMS实验）的负责人报告了他们寻找Higgs（希格斯）粒子的最新的初步结果.这两个实验都观测到一种新的粒子,其质量在125—126GeV范围内．该讨论会作为在墨尔本举行的国际高能物理会议（ICHEP）的序幕,通过视频与ICHEP相连接,同时通过互联网向世界各地研究机构的同行转播．     

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.     

2013年诺贝尔物理学奖获得者——彼得·希格斯

彼得·希格斯(Peter Higgs)是英国著名的理论物理学家,因是希格斯机制的主要贡献人之一及以其名字命名的希格斯粒子而闻名于世。彼得·希格斯与弗朗索瓦·恩格勒(Francois Englert)共同获得了2013年诺贝尔物理学奖。文章简要介绍了彼得·希格斯的生平,希格斯机制的提出以及希格斯粒子命名的由来。此外,文章还简要回顾了希格斯粒子的发现过程。     

希格斯粒子及高能物理的新时代

 2012 年7 月4 日将作为一个激动人心的日子载入科学史册。在这一天,座落在法国和瑞士边境上的欧洲核子中心（CERN）宣布在大型强子对撞机（LHC）上发现了一个新的基本粒子,被称为希格斯粒子。     

物理学史中的十月——1993年10月:美国国会撤销对超导超级对撞机的资助

 2012年7月,全球物理学家都因欧洲核物理研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）可能发现了粒子物理学标准模型中的最后一种基本粒子——希格斯玻色子——而雀跃不已。     

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•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•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•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。     

激光等离子体加速器:原理、现状以及展望

<正>上帝粒子"希格斯"的发现成就了2013年诺贝尔物理学奖的归属,高能粒子加速器LHC(图1)又一次成为了人们视线的焦点。粒子加速器不仅是高能粒子物理和核物理等高端物理研究的基础工具,利用加速器产生的多波段辐射也在材料、化学、生物和医疗等领域有着广泛的应用。传统粒子加速器受到材料电离击穿阈值的限制,其加速梯度被限制在100 MV/m。如费米所言,     

LHCb发现5种新的重子

正即使对于地球上最强大的粒子加速器来说,发现一种新粒子也是一件重要的事。大型强子对撞机(LHC)上的LHCb实验发现了5种新的重子。这一具有历史意义的发现,将帮助研究人员改进关于强相互作用的理论,强相互作用将夸克束缚在一起成为像质子和中子那样的重子,以及如4夸克和5夸克那样的更奇异的粒子。     

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     

我们处于希格斯深渊的边缘吗?

正我们的宇宙或处于亚稳态,但可能比此前认为的稳定些。粒子宇宙学家审查已知粒子物理定律是否跟观测到的宇宙演化一致,以及这些定律预示着怎样的未来。我们需要修改个别定律吗?宇宙是稳定的还是"亚稳的"?俄罗斯Dubna联合核子研究所的Bednyakov及其合作者给出新的理论分析,将这些基本问题跟大型强子对撞机(LHC)的最新发现联系起来。他们的结论是:若标准模型正确,包括希格斯玻色子质量在内的测量值暗     

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、