最伟大的发现尚未到来

罗尔夫-迪特•霍耶尔

十年前，也就是2012年7月4日那天的早晨，在CMS和ATLAS实验项目的发言人乔•因坎代拉（Joe Incandela）和法比奥拉•吉亚诺蒂（Fabiola Gianotti）近两个小时的精心演讲之后，我在欧洲核子研究中心座无虚席的礼堂里对观众说道：“我认为我们已经发现了它”。凭借严谨的科研精神，我们在大型强子对撞机（LHC）的两项实验中观察到了一个全新的粒子，它看起来非常像我们期待已久的希格斯玻色子。虽然我们当时只是将它叫作类希格斯粒子，但毫无疑问，科学史上近50年的等待终于结束了。我在内心深处坚信，我们已经发现了希格斯玻色子。

希格斯玻色子的发现无疑是我职业生涯中最大的亮点之一。布罗特-恩格勒-希格斯机制及其相关的标量玻色子一直贯穿我的职业生涯。罗伯特•布罗特（Robert Brout）与弗朗索瓦•恩格勒（François Englert）以及独立研究的彼得•希格斯（Peter Higgs）相继发表了论文，随后格里•古拉尔尼克（Gerry Guralnik）、卡尔•哈根（Carl Hagen）和汤姆•基布尔（Tom Kibble）也发表了他们的论文。那时，我还只是个十几岁的孩子。

我常常被人问起，为什么从布罗特和恩格勒以及希格斯的原始论文发表到希格斯玻色子的真正发现需要这么长的时间。这个问题的背后，隐含着一个科研工作上的客观经验。1964年，面对为什么电磁相互作用的范围与弱相互作用的范围差异很大这个问题，他们希望将超导的相关工作作为可能的解决方案。最初，这项工作受到的关注并不多，他们花了整整十年的时间，才使得电弱物理的理论框架、电磁和弱相互作用的统一描述以及标准模型成为成熟的理论。随后，布罗特-恩格勒-希格斯机制得到了科学界的青睐，寻找希格斯玻色子成为当务之急。

然而，该理论并没有预测玻色子的质量。我们需要保持足够的耐心，静待技术的发展，制造出先进的机器。LHC是世界上最大的超导装置，它以一种特殊的方式将希格斯玻色子的实验发现与其理论起源联系了起来。我们在科学领域往往要经历这样的过程：一代人在基础科学方面实现突破，催生了下一代的创新，而这反过来又为未来的基础研究提供了工具。这是一个良性循环，也是人类进步的核心。

让我们回到2012年的礼堂。坐在恩格勒旁边的希格斯擦了擦眼角的泪水说道，与他同名的粒子是在他有生之年被发现的，这是件很有意义的事情。之后，即将成为诺贝尔奖得主的几人从聚光灯下走了出来，告诉在场的记者，这是实验物理学家享受成功喜悦的一天——以后再与理论物理学家交流也为时不晚。

但兴奋并不仅限于粒子物理学家：世界各地都报道了这一发现。杰弗里•克鲁格（Jeffrey Kluger）完美地描述了这一刻：“我们停下来思考了一会儿，思考了一些远比我们自己更重要的事情。当这一切发生时，信仰和物理拥抱在了一起。”

在我们庆祝希格斯玻色子发现十周年之际，LHC即将以比之前更高的碰撞能量进入第三个运行期，从而打开潜在的新发现窗口。我对新的物理发现的前景以及即将到来的高亮度LHC的前景感到兴奋。尽管发现希格斯玻色子具有重要的意义，但我还是想说，最伟大的发现尚未到来。

—— 王晓涛译自 Nature