（《新发现》专栏，勿转）

其实专栏标题还是《黑格斯粒子濒临发现》，但上一篇博文是这个标题，就改一下。

为什么说两片小叶子，因为CMS实验组的一位物理学家在一篇文章中最后写道：

If you believe the rumors, then perhaps a more apt metaphor is that of a tiny, growing new plant, two leaves reaching above the soil. With more water and light, it will grow. And grow. And grow.

这篇文章的链接。

位于日内瓦和法国交界处的大型强子对撞机在总能量（即两个对撞质子的总能）7万亿电子伏特这个级别上已经运转20个月了。物理学界一直期待数千名工作在好几台探测器上的物理学家有重大发现，因为，高能物理作为一门重要物理学分支已经很多年没有重大发现了，不论是实验家还是理论家们都等得不耐烦了。

关心过大型强子对撞机的人们都知道，这台造价75亿欧元以上的物理学家大玩具的主要目的之一，是发现粒子物理标准模型中的最后一个还没有被发现的粒子，黑格斯粒子（Higgs，又译为希格斯粒子）。黑格斯粒子在标准模型中的地位非同小可，首先，它与所有其他基本粒子不一样的地方是没有自旋，其次，它的存在使得所有粒子（除了光子和胶子）带有质量。所以，在物理学家Lederman的倡导下，很多人将它称为上帝粒子。现在，即使在中国，很多人都听到过上帝粒子的大名。黑格斯粒子还有一个与众不同的地方，它知道在更高的能量之上基础物理学中的对称性是什么，并且，极有可能，它还知道标准模型以外的东西。

为什么说黑格斯粒子可能知道标准模型以外的东西？因为，物理学家一直认为，一个不带自旋的粒子在标准模型中行为很不靠谱，例如，它的质量会受到其它粒子在真空中的行为影响，从而不确定，可能很高，也可能很低。但考虑到很高的可能性很大（毕竟能量高的范围大于我们探测过的能量范围），我们就不能理解它的质量为什么应该像实验限制的这么小（不同的实验给出的限制不同。早在2000年，大型强子对撞机的前身LEP对撞机在关闭之前给出的下限是114.4Gev，而声称看到了115Gev黑格斯粒子的迹象，可惜还是很快被关闭了；费米国立实验的对撞机告诉我们黑格斯质量不可能在156到177Gev之间；而理论上，如果标准模型成立，黑格斯粒子的质量不能超过1400Gev）。所以，理论上，一定有某种我们还不知道的新的物理原理使得黑格斯粒子的质量不太大，正好在大型强子对撞机可探测的范围。那么，这种新物理原理是什么？

今年7月份，大型强子对撞机的两个用于探测黑格斯粒子的探测器，ATLAS和CMS进一步排除了黑格斯质量在149到206Gev这个范围。所以，人们将目光集中在115到149Gev这个范围。即使在这个比较狭窄的范围，不同的人感兴趣的地方还是很不同的。例如，支持超对称的人们希望黑格斯质量在115到130Gev之间，而支持简单标准模型的人希望黑格斯质量是140Gev左右。同样是今年7月份，ATLAS注意到，在120到140Gev这个范围似乎有多余事件（多余事件自然是黑格斯粒子造成的），但到了8月22号，随着数据的积累这些多余事件变得看不见了，而实验又进一步排除了145到466Gev这个区间。

12月3号，令人振奋的谣言传来，估计是ATLAS和CMS这两个合作组内部有人“泄密”，两个组分别看到黑格斯质量在125Gev左右的迹象。随后，欧洲核子中心宣布，两个探测器实验组将在13号举行学术报告，届时将有重要的但又不是决定性的进展要宣布。谣传说， ATLAS在126Gev看到有3.5个标准误差的超出（3.5个标准误差相当于99.9%的可信度），而CMS在124Gev看到了有2.5个标准误差的超出（相当于接近99%置信度）。但是，传统上，粒子物理的不可动摇的发现需要5个标准误差，达到了99.99994%置信度。从夏天的摇摆不定到最近令人振奋的谣传，这个期间实验家们又积累了多出一倍的数据。如果这个发现是真的，那么经过明年一整年的数据采集，积累的数据将是现在的四倍，那时证据将超过5个标准误差，我们可以说这是一个不可动摇的发现了。

懂得统计学的人会说，我们可以乐观地将ATLAS和CMS两个探测器的证据加起来，这样置信度可达4.3个标准误差，也就是说，只有十万分之一的可能性这个发现是个错误。当然，了解实验的人会说我们不能将两个不同的实验简单地叠加，因为不同的实验涉及到不同探测器，这些仪器的灵敏度之间没有任何关联。有人就对我说，8月份黑格斯粒子的证据消失很可能就是因为那时实验家们对仪器的灵敏度估计错了，而现在的估计改进了。这种大型实验确实有很多问题需要小心对待。发现黑格斯粒子，就像在长两公里，宽一百米，深一米的沙子里找出几粒金子。

我个人倾向相信这一次，大型强子对撞机的人们真的看到了金子。与过去不同的是，两组人独立地在同一个质量上看到了，并且，这些人夜以继日地在工作，小心翼翼的统计着数据。当然，我的相信还有主观成分，就是，125Gev这个质量预示着在我们已经建立的标准模型之外还有新的物理学原理，例如超对称，或者类似超对称的重要原理。

多数超对称粒子模型倾向于一个较小的黑格斯质量，有的理论家甚至说，他的超弦模型预言了黑格斯质量是127Gev（127还是125关系不大，因为理论上总有一些修正需要继续计算）。我看到，还有人将某种万有引力理论和粒子物理结合起来预言黑格斯质量应该是126Gev左右。无论如何，在12月13号的会议之后，理论家们会很快行动起来，八仙过海各显神通地解释黑格斯质量为什么是125Gev左右。

理论粒子物理学家等这一天已经等了几十年。