希格斯玻色子也許在物質(zhì)和反物質(zhì)謎團中扮演了重要的角色，SLAC的理論和實驗物理學家提設想了獨特的實驗方法，以檢驗希格斯粒子是否與“物質(zhì)—反物質(zhì)謎題”有關(guān)。包括巴巴爾實驗在內(nèi)的幾項實驗項目已在斯坦福直線加速器中心（SLAC）實施，實驗結(jié)果將幫助科學家找到有關(guān)宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)數(shù)量不平衡現(xiàn)象的線索，實驗技術(shù)達到了特定水準，SLAC的理論物理學家得以制定有效的檢驗方法，以檢驗希格斯波色子是否參入了物質(zhì)和反物質(zhì)粒子數(shù)量不平衡的物理過程。

理論物理學家巴巴爾和同事在一篇發(fā)表在《物理學評論D》雜志的論文中指出，歐洲核子中心（CERN）的大型強子對撞機（LHC)進行了一系列的實驗探索，在初步發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子之后，超級實驗室的科學家開始尋找特別類型的希格斯粒子的衰變現(xiàn)象。歐洲大型對撞機在2015年重新投入運行。通過粒子實驗發(fā)現(xiàn)希格斯粒子衰變的細節(jié)信息，這對科學家了解希格斯粒子是否在物質(zhì)和反物質(zhì)不平衡現(xiàn)象中產(chǎn)生怎樣的作用提供了幫助。 SLAC粒子理論組的助理研究員、論文的共同作者馬特·多蘭解釋說，現(xiàn)在到了制定一份搜索戰(zhàn)略的時候，科學團隊在LHC滿負荷運行時將做好檢測的準備。

在我們宇宙中，為何物質(zhì)的數(shù)量遠多于反物質(zhì)的數(shù)量？這是最大的天體物理學的難題之一，好似籠罩在粒子物理學和宇宙學天空上的“一朵烏云”，人類自身的存在只是這一難題極其微小的一部分，生命為何以這種物質(zhì)方式存在，不是以那種物質(zhì)方式存在？宇宙在發(fā)生“超級大霹靂”之后迅速地冷卻下來，原初的物質(zhì)粒子在宇宙溫度下降到一定程度時形成了不同的物質(zhì)結(jié)構(gòu)，大多數(shù)物質(zhì)和反物質(zhì)粒子對在相互碰撞后湮滅了，但似乎有某種打破數(shù)量平衡的物理機制，科學家對破壞平衡的物理機制不甚了解。

平衡性的破壞作用使得物理機制的天平倒向了物質(zhì)一方，而反物質(zhì)的一方差不多隨之消失殆盡，剩余的小比例物質(zhì)在宇宙后續(xù)的演變過程中逐漸形成了行星、恒星和星系，其中包括人類有機物質(zhì)的生命體，假如在正反物質(zhì)的湮滅反應中沒有剩余的小比例物質(zhì)，那么行星、恒星和星系將不會出現(xiàn)，人們不會在地球上結(jié)成個人和家庭、民族和國家的共同體，不會在全球化的過程中產(chǎn)生相互的聯(lián)系和影響，不會有人們利用太空望遠鏡觀測太陽耀斑和恒星爆發(fā)、在電視新聞上看到北歐芬蘭的氣溫上升了兩度，俄羅斯的石油經(jīng)濟出現(xiàn)了短暫的大衰退等場面。

假如希格斯玻色子與物質(zhì)和反物質(zhì)的湮滅反應有直接的關(guān)聯(lián)，那么希格斯粒子在物質(zhì)以壓倒性多數(shù)戰(zhàn)勝反物質(zhì)的過程中發(fā)揮了怎樣的主導作用？科學團隊的檢測實驗建立在違背CP原理的基礎(chǔ)上，CP的含義是電荷宇稱，對CP現(xiàn)象的違背意味著自然會以不同的方式對待粒子和它們相反電荷的反粒子。在歐洲原子能中心LHC實驗室搜索有關(guān)的違反CP現(xiàn)象十分棘手，LHC的實驗人員反復檢測了希格斯粒子的特性，他們對實驗方法經(jīng)過了仔細的設計和篩選，以獲得在不同條件下希格斯粒子行為的精確信息。

研究人員首先要證實希格斯粒子在多大程度上符合標準模型的定義，粒子物理標準模型模型依然是理論物理學家解釋什么物質(zhì)、能量、物質(zhì)和能量相互轉(zhuǎn)變的有效的“工具箱”。對CP現(xiàn)象的違背適合標準模型定義的希格斯粒子，違背CP現(xiàn)象的被物理學家稱為CP—偶數(shù)，沒有違背CP現(xiàn)象的希格斯粒子則被稱為CP—奇數(shù)，假如希格斯粒子出現(xiàn)了偶數(shù)和奇數(shù)的混合，那么這可能是希格斯粒子違背CP現(xiàn)象的明顯信號。理論物理學家給出實驗的建議，實驗物理學家則盡力尋找希格斯粒子衰變?yōu)閮蓚€陶子（Tau）的過程，這兩個陶子好似一對超大型電子的“孿生兄妹”。在質(zhì)子和質(zhì)子的碰撞實驗中，剩余能量向外噴發(fā)了兩股束流，希格斯粒子的任何意義CP—偶數(shù)和CP—奇數(shù)的混合都將通過兩股噴流的夾角得以顯示。

CERN的物理學家菲利普·哈里斯解釋說，他們進行了非常高規(guī)格的科學分析，科學團隊的成員有海德堡大學的馬丁·楊科維亞克和杜倫大學的邁克爾·斯班諾思吉。哈里斯是大型對撞機CMS合作實驗項目的成員，專注于希格斯粒子——陶子——陶子衰變的研究，收集了大量的衰變數(shù)據(jù)?？茖W團隊進行了CP現(xiàn)象違背的檢驗。2015年早期，大型對撞機LHC將達到設計的運行負荷，科學團隊將收集更多的實驗數(shù)據(jù)并做出更為客觀的評價，希格斯粒子是否參與了CP現(xiàn)象的違背？科學團隊期待找出其中的答案。

（編譯：2014-12-23）