摘要：新的物理学可能即将被发现！欧洲核子研究中心（CERN）利用紧凑型μ子螺线管（ CMS）实验，在一项曾被物理学界认为“不可能完成”的任务中，以前所未有的精度“围堵”了赋予万物质量的希格斯玻色子，有信心最终直接观测到希格斯玻色子到粲夸克的衰变，从而更完整地描绘出质

新的物理学可能即将被发现！欧洲核子研究中心（CERN）利用紧凑型μ子螺线管（ CMS）实验，在一项曾被物理学界认为“不可能完成”的任务中，以前所未有的精度“围堵”了赋予万物质量的希格斯玻色子，有信心最终直接观测到希格斯玻色子到粲夸克的衰变，从而更完整地描绘出质量起源的物理图像！

搞不懂？没关系，今天我就来负责让你搞懂。

首先我们思考一个问题，你我为什么有体重？为什么能真实地坐在这里刷手机，而不是像幽灵一样穿墙而过？这都要感谢一个被称为“上帝粒子”的基本粒子——希格斯玻色子。它像一位宇宙间的“质量赋予者”，通过与其它粒子相互作用，让它们变得沉重起来。

多年来，科学家已经确认，这位“赋予者”确实给了宇宙中最重的那些“王公贵族”——比如顶夸克和底夸克——应有的“分量”。但一个令人不安的问题始终悬而未决：构成我们身体、构成你我、构成世间万物的那些“平民百姓”——比如更轻的粲夸克、上夸克和下夸克，它们的质量也是来自希格斯玻色子吗？

这就像我们知道国王会给大将军封赏，但不知道他会不会给看门的小兵发工资一样——而尴尬的是，我们自己，就是由这些“小兵”组成的。

为了解开这个终极未解之谜，欧洲核子研究中心（CERN）的科学家们开启了一场堪称“地狱难度”的追猎。

◆ 01 一场“不可能”的狩猎

科学家的目标，是寻找一个极其罕见的过程：一个希格斯玻色子在与一对顶夸克同时产生后，衰变为两个粲夸克 (ttH(H→cc))。

为什么说它“不可能”？

因为它太稀有了！

希格斯玻色子本身就难以产生，让它衰变成粲夸克的概率更是低得可怜，只有大约2.9%。这无异于在撒哈라沙漠里寻找一粒特定的沙子。

希格斯玻色子的“偏好”：它有超过一半的概率（蓝色）会衰变成底夸克，而衰变成粲夸克（黄色）的机会不到3%。这就是为什么这次寻找如此困难。

它还太会伪装了！

夸克不会单独出现，它们会瞬间产生一束名为“喷注”的粒子流。而粲夸克，作为夸克家族的“中间分子”，它产生的喷注特征极其模糊，极易与其它夸克混淆，传统的识别方法根本无能为力。

背景噪音震耳欲聋！

在粒子对撞机里，每时每刻都有无数其它物理过程在发生，CMS探测到的信号看起来和我们的目标几乎一模一样，但数量却多出成千上万倍。

CMS探测器的‘洋葱’结构图。粒子从中心飞出，在穿越不同层面时留下独特的‘足迹’，就像一个高科技的指纹识别系统。这台超级‘相机’正是所有数据分析和AI算法的基础。

寻找这个信号，就像是在一场重金属摇滚音乐会现场，试图分辨出前排观众口袋里一枚硬币掉在地上的声音。

面对如此困境，常规方法已经走到了尽头。于是，CMS实验的科学家们决定：打不过，就叫外援！

一次潜在的希格斯玻色子事件在CMS探测器中留下的“快照”。科学家的任务，就是训练AI从这样混乱的场景中，找到那个一闪而过的‘魅影’。

◆ 02 两位“AI大神”联手破局

这次搜索需要在分析技术上进行一次范式转换，CERN的研究员塞巴斯蒂安·武赫特尔（Sebastian Wuchterl）解释道。

他们请来的两位“外援”，正是当今科技界最炙手可热的AI技术。

第一位大神：火眼金睛的“粒子侦探”——图神经网络（GNN）

研究团队使用了一种名为“ParticleNet”的图神经网络来识别粲喷注。它不像传统方法那样只能看到一团模糊的能量，而是能看清喷注内部每一个粒子的位置、能量以及它们之间的复杂关联，就像一位顶级的侦探，能从最混乱的现场中发现最细微的线索。结果，它的识别性能比之前最好的方法提升了近一倍！

第二位大神：洞察全局的“逻辑大师”——Transformer网络

是的，你没看错，就是支撑着ChatGPT的那个Transformer架构。科学家们用它来分析整个碰撞事件的全貌。如果说ChatGPT是阅读和理解人类语言，那么这个AI就是阅读和理解粒子碰撞这本“宇宙天书” 。它能从海量数据中学习并识别出“真信号”的独特“语法”和“逻辑”，将伪装的背景事件一一剔除。

AI的进化之力！新的ParticleNet算法（彩色条）在排除背景噪音方面的能力，比上一代算法（空心条）提升了近一倍，成为这次“不可能”任务的破局关键。

◆ 03 终极“围捕”与未来的宣言

那么，结果如何呢？

利用2016到2018年收集的数据，加上这两位AI大神的鼎力相助，CMS团队虽然还没有宣布“抓到了！”，但他们完成了一次更重要的事情：终极围捕。

他们为希格斯玻色子与粲夸克的相互作用强度，划下了一条前所未有的、最严格的红线。最新的结果显示，这种相互作用的强度，最多不能超过标准模型理论预测的3倍。

这不算是抓到你了，而是你已无处可藏了！我们正在一步步压缩新物理可能存在的空间。

通过与之前的其它搜索结果相结合，新的限制比以往足足提升了约35%，这极大地收紧了标准模型可能“隐藏秘密”的范围。

科学的“天罗地网”：这张图展示了本次实验对希格斯-粲相互作用强度（横轴）的限制。结果表明，它的强度值（红色曲线）不太可能超过理论预测的3倍，极大地压缩了新物理理论可能存在的空间。

“我们的发现是重要的一步，”根特大学的博士后研究员简·范德林登（Jan van der Linden）说。“随着LHC未来运行将带来更多数据，我们或许能直接洞察到希格斯玻色子与粲夸克的相互作用——这项几年前还被认为不可能的任务，如今已曙光在前。”

从“不可能”到“近在咫尺”，CERN的科学家们用最前沿的AI技术，为我们揭示宇宙基本规律的征程，再次点亮了一盏明灯。我们的体重究竟如何而来，或许很快就会有终极答案了。

参考文献：

[1] Wuchterl, S. (2025, May 13). Search for H → cĉ via ttH production at CMS

[2] CERN. (2025, September 1). CERN Deploys Cutting-Edge AI in “Impossible” Hunt for Higgs Decay

来源：徐德文科学频道