最偉大的發(fā)現(xiàn)尚未到來

羅爾夫-迪特?霍耶爾

十年前，也就是2012年7月4日那天的早晨，在CMS和ATLAS實驗項目的發(fā)言人喬?因坎代拉（Joe Incandela）和法比奧拉?吉亞諾蒂（Fabiola Gianotti）近兩個小時的精心演講之后，我在歐洲核子研究中心座無虛席的禮堂里對觀眾說道：“我認為我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了它”。憑借嚴謹?shù)目蒲芯?，我們在大型強子對撞機（LHC）的兩項實驗中觀察到了一個全新的粒子，它看起來非常像我們期待已久的希格斯玻色子。雖然我們當時只是將它叫作類希格斯粒子，但毫無疑問，科學史上近50年的等待終于結束了。我在內心深處堅信，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子。

希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)無疑是我職業(yè)生涯中最大的亮點之一。布羅特-恩格勒-希格斯機制及其相關的標量玻色子一直貫穿我的職業(yè)生涯。羅伯特?布羅特（Robert Brout）與弗朗索瓦?恩格勒（Fran?ois Englert）以及獨立研究的彼得?希格斯（Peter Higgs）相繼發(fā)表了論文，隨后格里?古拉爾尼克（Gerry Guralnik）、卡爾?哈根（Carl Hagen）和湯姆?基布爾（Tom Kibble）也發(fā)表了他們的論文。那時，我還只是個十幾歲的孩子。

我常常被人問起，為什么從布羅特和恩格勒以及希格斯的原始論文發(fā)表到希格斯玻色子的真正發(fā)現(xiàn)需要這么長的時間。這個問題的背后，隱含著一個科研工作上的客觀經(jīng)驗。1964年，面對為什么電磁相互作用的范圍與弱相互作用的范圍差異很大這個問題，他們希望將超導的相關工作作為可能的解決方案。最初，這項工作受到的關注并不多，他們花了整整十年的時間，才使得電弱物理的理論框架、電磁和弱相互作用的統(tǒng)一描述以及標準模型成為成熟的理論。隨后，布羅特-恩格勒-希格斯機制得到了科學界的青睞，尋找希格斯玻色子成為當務之急。

然而，該理論并沒有預測玻色子的質量。我們需要保持足夠的耐心，靜待技術的發(fā)展，制造出先進的機器。LHC是世界上最大的超導裝置，它以一種特殊的方式將希格斯玻色子的實驗發(fā)現(xiàn)與其理論起源聯(lián)系了起來。我們在科學領域往往要經(jīng)歷這樣的過程：一代人在基礎科學方面實現(xiàn)突破，催生了下一代的創(chuàng)新，而這反過來又為未來的基礎研究提供了工具。這是一個良性循環(huán)，也是人類進步的核心。

讓我們回到2012年的禮堂。坐在恩格勒旁邊的希格斯擦了擦眼角的淚水說道，與他同名的粒子是在他有生之年被發(fā)現(xiàn)的，這是件很有意義的事情。之后，即將成為諾貝爾獎得主的幾人從聚光燈下走了出來，告訴在場的記者，這是實驗物理學家享受成功喜悅的一天——以后再與理論物理學家交流也為時不晚。

但興奮并不僅限于粒子物理學家：世界各地都報道了這一發(fā)現(xiàn)。杰弗里?克魯格（Jeffrey Kluger）完美地描述了這一刻：“我們停下來思考了一會兒，思考了一些遠比我們自己更重要的事情。當這一切發(fā)生時，信仰和物理擁抱在了一起?！?/p>

在我們慶祝希格斯玻色子發(fā)現(xiàn)十周年之際，LHC即將以比之前更高的碰撞能量進入第三個運行期，從而打開潛在的新發(fā)現(xiàn)窗口。我對新的物理發(fā)現(xiàn)的前景以及即將到來的高亮度LHC的前景感到興奮。盡管發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子具有重要的意義，但我還是想說，最偉大的發(fā)現(xiàn)尚未到來。

—— 王曉濤譯自 Nature