希格斯机制获“磁颤”概念全新诠释

奥地利维也纳大学物理学家领导的国际研究团队,利用“磁颤”概念,重新诠释了赋予基本粒子质量并引发相变的希格斯机制。该成果发表在新一期《物理评论快报》上。新研究的基础是量子场论(QFT:Quantum Field Theory)——专注于描述粒子及其在亚原子层面相互作用的概念。研究团队开发了一种称为“磁颤”的图形工具,它总结了定义QFT的所有信息,从而清晰直观地显示粒子场或其他物理量之间的复杂相互作用。

希格斯机制:基本粒子的质量之源

希格斯机制是一个用于解释基本粒子质量起源的物理机制。文章介绍了希格斯机制的基本概念,并运用多项式函数等初等数学知识阐释了希格斯机制和自发对称性破缺的物理内涵,最后评述了对称性思想在现代科学发展中的重要意义。

在LHC上通过W*+4b信号寻找轻带电希格斯玻色子

本文研究双希格斯二重态模型下,带电希格斯玻色子与轻希格斯玻色子联合产生的过程,并对大型强子对撞机上末态为lνbb-b-b的过程进行了探测器模拟。结果证明,在亮度为300 fb^(-1),√s=14 TeV的条件下,大型强子对撞机上有较大的可能性发现带电希格斯粒子导致的W+4b信号。

迄今最精确希格斯玻色子质量测得

希格斯玻色子已成为揭示宇宙基本结构的重要途径,精确测量到这种粒子的性质是物理学家测试标准模型最有力的工具之一。据欧洲核子研究中心(CERN)官网2023年7月22日报道。该机构的超环面仪器实验(ATLAS)合作组报告了迄今最精确希格斯玻色子质量:125.11 GeV,新结果达到了前所未有的0.09%的精度。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。

五种希格斯玻色子与希格斯场之内部结构模型图表解析

现今,"希格斯玻色子"被认为是所有基本粒子质量的来源,也是标准模型预言的最后一种粒子,目前,物理学家普遍认为不排除未来可能会发现其他带电荷的希格斯玻色子。许多物理学家认为:事实上,希格斯玻色子组成希格斯场是一种更加复杂的理论模型,而这些理论模型预言了应有五种不同的希格斯玻色子,它们不仅带有电荷,还有可能带有色荷,而且质量也不相同。希格斯场遍布在宇宙中,该文就这五种不同希格斯玻色子及其组成的希格斯场,作一理论模型预言之图表解析。

带电的希格斯玻色子与W玻色子在ILC上的联合产生

带有单个电荷和双电荷的希格斯玻色子(H±和H±±)是希格斯三重态模型中的特征粒子.主要研究在高能直线对撞机上带电的希格斯玻色子与W玻色子的联合产生过程:e+e-→W+H+H--.计算了该过程的产生截面、末态粒子的横动量和快度的分布,并分析了标准模型的背景.结果表明,产生截面在一定的参数空间内可以达到几个飞靶的量级.只要带电希格斯玻色子的质量不是很大,在未来的高能直线对撞机上实验中可以通过该过程探测到这些带电希格斯玻色子的信号.

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.

HTM模型中带电希格斯玻色子在ILC上的联合产生

希格斯三重态模型(HTM)预言了类标准模型的中性希格斯玻色子h,还预言了单电荷和双电荷希格斯玻色子(H~±,H^(±±))的存在.主要研究了在高能光子对撞机上的两个三体产生过程:γγ→hH^+H^-和γγ→hH^(++)H^(--).计算结果表明,在合理的参数空间内,两种过程的产生截面分别达到几十fb和一百多fb,分析了主要的标准模型背景并计算了信噪比.由于较低的标准模型背景,在未来的高能直线对撞机上实验中可以通过这些过程探测到带电标量粒子H~±和H^(±±)的信号.

希格斯三重态模型中三体希格斯玻色子在ILC上的产生

在希格斯三重态模型(HTM)的理论框架下,研究了带电希格斯玻色子对(H~±,H^(±±))与中性的希格斯玻色子h在国际线性对撞机(ILC)上的两个协同产生过程:e-e+→h H^+H^-和e-e+→hH^(++)H^(--),并计算了它们的产生截面,讨论了相关的标准模型背景.结果表明,在合理的参数空间内,这两个过程的产生截面分别达到几个fb和数十fb的量级,在未来的ILC实验上可能通过这些过程探测到HTM中带电标量粒子H~±和H^(±±)的信号.

希格斯粒子与暴涨宇宙

希格斯(Higgs)粒子是迄今为止发现的第一个标量粒子.在粒子物理标准模型中,希格斯粒子起到了非常重要的作用.另一方面,在宇宙暴涨时期,使宇宙加速膨胀的往往是也一个标量场,或者标量粒子,被称为暴涨子.由于能标的不同,希格斯粒子不能直接作为暴涨子,但通过一些间接的手段,暴涨子却有可能是希格斯粒子在高能标时的另一种表现形式.本文作者回顾了希格斯暴涨模型,并且着重讨论了宇宙学常数在暴涨中所起到的作用.

论世界体系的简单性与复杂性——在希格斯玻色子发现之后

在科学史上,许多人相信存在一种理论可为世界提供一个终极的说明。希格斯玻色子的发现,为人们对标准模型理论为世界提供简单性的终极说明增强了信心。这种对世界体系的简单性信念正是支撑科学家们不断前行的动力。但现代科学却表明无序、不确定性、偶然性、随机性、概率等在现实世界中无处不在。标准模型理论在为世界提供一个简单性的说明之外,并未能将复杂性驱除出科学领域。简单性与复杂性这一对矛盾的共存,将是未来世界的本质特征。

Brout-Englert-Higgs机制和希格斯粒子

系统引介粒子理论的BEH(Higgs机制)和希格斯粒子,说明希格斯机制的基础是连续对称性自发破缺,Goldstone激发和非亚贝尔规范场。也说明BEH机制运作成为轻子质量的来源。

希格斯理论的基本思想

2013年10月8日,诺贝尔委员会向全世界宣告2013年物理学奖的归属,将其授予了两位创立希格斯理论的科学家,比利时的佛朗索瓦·恩格勒和英国的彼得·希格斯.奖励的不是希格斯粒子,而是希格斯机制.希格斯粒子尚未确信找到,希格斯机制却确使其他粒子获得了质量.

ILC和LHC上LHT模型下顶夸克对和希格斯粒子联合产生过程的研究

在具有T宇称的最小希格斯(LHT)模型下对国际直线对撞机(ILC)和大型强子对撞机(LHC)上Htt-产生进行了研究.研究结果表明,在该模型所允许的参数空间范围内,Htt-的产生截面与标准模型预言相比有较大的偏离,可作为一个很好的探针来探测该模型.此外,考虑到LHT模型特征粒子重T夸克的主要衰变模式和t夸克相同,还对LHC上HTt-产生进行了研究.结果发现当标度f不是很高时有较大的产生率,这将会对Htt-产生事例数带来一定的影响.这些研究不仅可为高能物理实验提供指导,而且也可为检验LHT模型提供重要的线索和依据.

论标准模型理论的经验新奇性——以希格斯玻色子的发现为例

劳丹的解题理论主张,理论通过不断消解反常问题,并将未解决问题转变为已解决问题而进步。马雷的协调论指出,劳丹的解题理论没能认识到理论在解决未解决问题方面的经验新奇性指标。希格斯玻色子的发现对于标准模型理论有着重要的意义。标准模型通过新奇性的预测,指导着科学实验展开对希格斯玻色子的搜寻;而希格斯玻色子的发现又凸显了这一理论具有经验新奇性协调力,反过来提升了标准模型理论的综合协调力。

在ILC上通过双玻色子道寻找带双电荷的希格斯玻色子

带双个电荷的希格斯玻色子(H5±±)是Georgi-Machacek(GM)模型预测的典型粒子,它们的衰变方式取决于三重态真空期望值的大小.研究了它们在国际直线对撞机(ILC)上通过双玻色子信号的产生过程.数值结果表明,只要双电荷希格斯玻色子的质量不是太大,在未来的ILC实验上可以观测到它们的信号.同时也对信号和相关标准模型背景进行了简单的唯象分析.

希格斯粒子存在的预测与希格斯机制的研究——2013年诺贝尔物理学奖简介

2013年诺贝尔物理学奖由彼得·希格斯（Peter Higgs）和弗朗索瓦·昂格勒（Francois Englert）获得．获奖理由是“理论性发现了一种机制，有助于我们理解亚原子粒子质量的起源，最近欧洲大型强子对撞机ATLAS和CMS的实验，对预测中的粒子进行了确认”．

寻找希格斯介子，或者说……原力？

大多数物理学家认为，必定有一个希格斯场（Higgs field）贯穿于所有空间，希格斯场由许多被叫做希格斯玻色子（Higgs boson）的粒子组成，它们会与其他粒子互相作用，赋予其他粒子特有的质量。希格斯玻色子也可称为希格斯介子，它是量子物理学标准模型中一个关键的环节，遗憾的是至今没有人发现这种传说中的粒子，所以它目前仍存在于假设中。

“上帝粒子”之父彼得·希格斯

在公布这次发现之前,83岁的希格斯一个人住在爱丁堡的家里。在旁人的印象里,这里住着的不过是爱丁堡大学的一个退休教授。这个家定格了20世纪70年代的生活状态。

弱相互作用中的希格斯机制

本文介绍了在物理学中的规范不变性原理以及弱规范场量子获取质量的希格斯(Higgs)模型。