尽管希格斯玻色子的存在已被理论推测数十年，但直到2012年才在欧洲核子研究中心（CERN）的大型强子对撞机（LHC）上被正式观测到。此后，LHC持续对其进行深入研究。如今，CERN的研究人员结合LHC两台通用探测器之一的ATLAS探测器的最后两次运行数据，开展了一项新的研究，旨在证明希格斯玻色子可以衰变为μ子-反μ子对。

这项发表在《物理评论快报》上的研究报告称，当两次运行结果合并时，信号相对于背景有 3.4 个标准差的显著性——高于紧凑型μ子螺线管 (CMS) 先前的 3.0 个标准差的证据。

希格斯机制和质量

物理学家想要寻找这种特定的希格斯玻色子衰变是有充分理由的。在粒子物理学这个奇特的世界里，亚原子粒子用它们的“味”来描述，粒子与其对应的反粒子接触后会相互湮灭，粒子的质量来源于与希格斯场的相互作用。

观测到的双μ子不变质量谱，结合了Run-3的所有类别。

根据标准模型，希格斯玻色子是希格斯场的一种表现形式，当它与粒子相互作用时，会“赋予”粒子质量。当然，实际情况要复杂得多，但可以肯定的是，当物理学家观测到这些相互作用时，就支持了希格斯机制是粒子质量的来源这一理论，也印证了标准模型的成立。

这些相互作用的强度与相互作用粒子的质量成正比，因此相互作用越强的粒子质量越大。另一方面，无质量粒子根本不与希格斯场发生相互作用。

在之前的实验中，物理学家观察到较重的亚原子粒子（称为“第三代费米子”）之间通过称为“汤川耦合”的相互作用而发生的相互作用，这些粒子包括顶夸克、底夸克和τ轻子。

“希格斯玻色子与第三代带电费米子的汤川相互作用已被确凿证实。然而，它与第二代费米子的汤川耦合尚未得到最终确定，”研究作者解释道。

希格斯玻色子与第二代费米子的耦合

μ子是一种第二代费米子——比第三代费米子轻，但比第一代费米子（例如电子）重。希格斯玻色子衰变为μ子-反μ子对是检验第二代费米子希格斯机制的关键实验。ATLAS探测器上的质子-质子碰撞为探测这一现象提供了绝佳的机会。

虽然希格斯玻色子的这种衰变极其罕见，但ATLAS探测器最近公布的数据为其存在提供了更多证据，研究团队表示他们的结果与标准模型的预期相符。ATLAS以及CMS探测器的后续运行可能会进一步增强人们对这些结果的信心，甚至为探测更轻粒子的希格斯耦合打开大门。