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7 改变物理学的七个月（第1页）

7改变物理学的七个月

我的脊背一阵颤抖

欧洲核子研究组织，日内瓦，2011年11月28日

我们用几个星期试了各种方法，但还是没有效果。希格斯粒子研究小组的人疯狂地试图破坏结果或发现分析中的弱点。最有经验的物理学家，见识过各种各样事物的人，都被迫去帮助年轻同事的工作。这些事件一个接一个地由最好的检测专家检查，以寻找每一个细微的病理。人们提出了数百个问题，每个问题都得到了令人信服的答案。最后我们不得不放弃，信号是存在的，而且依然存在。我给总干事打电话确认11月28日的会议。罗尔夫没有给我时间让我、塞尔吉奥以及法比奥拉坐到一起讨论，他让我立即开始。他渴望看到这些数据。因为我们谈过，我们看到了一些东西，但这取决于细节。我打开笔记本电脑，开始工作。我列出了我们能研究的所有衰减模式。我讲述了在处理其中一些问题时所克服的困难，例如我们最初甚至没有考虑过的费米电子学。我展示了我们已经成功实现的敏感性。到目前为止，紧凑渺子线圈已经能够在希格斯粒子仍然隐藏的区域里，发现一些重要的东西。然后我将焦点移到高质量区间的搜索结果。现在我们可以平静地说：在150~600GeV的整个区域，没有任何东西与希格斯玻色子相似。

如果我们研究150GeV以下，就发现这里发生了一些变化。我们不能排除在128GeV以下希格斯玻色子可能存在，因为在这些部分出现了大量的事件，主要有三个最敏感的衰变通道：两个W玻色子、两个光子和四个轻子。其质量峰值在125GeV左右，这非常像希格斯玻色子出现时我们所期望看到的情况。它在统计上的显著性还不足以确信：我们已经发现了它。它产生的波动，仍然有百分之一的机会，远低于通常的标准。但我们无法以任何方式让它从我们的数据中消失。

然后就看法比奥拉的了。她的声明干巴巴的，她只说了几个字：“我们看到的情况一样。”她的脊背一阵颤抖。当我们直视对方的眼睛时，我们无法掩饰自己的情绪。我们都知道这一刻的重要性。现在我们确定就是它。我们知道，在这两个实验中，在同一点和同一高分辨率通道出现恶性统计波动的概率确实非常低。

然而，他们并没有表现出热情。如果有人从外面看到围坐在罗尔夫办公室桌子旁的四个人，他不会意识到21世纪的发现刚刚初露端倪。每个人眼中有一些闪光，但整体看起来就像许多常规的会议之一。

“我们现在的重点是决定研讨会的日期，在那里我们将传达结果。今天是12月13日，星期二。”有必要给媒体打电话，做正确的事情，避免必胜的信念，尽可能保持低调。是的，两个大型强子对撞机实验项目在125GeV左右看到了同样的事件，但没有理由仓促得出结论。几个月后，我们将收集新的数据，这样我们就不会再担心这个信号会逃逸出去。这是不值得推测的。

无须争辩，我们立即决定，这两种结果不会合并。在2012年，这两个实验将继续独立收集更多的数据，最终的发现将在年底公布。届时，在这两个实验中，信号将被加强到克服任何合理怀疑的程度。这一战略将保护我们免受我们今天看到的，可能仍然是统计波动的可能性影响，尽管这种可能性很低。

经过多年的激烈竞争，我们争先恐后地跑向第一名，每个人都害怕失败。现在我们知道，超环面仪器和紧凑渺子线圈将携手冲过终点线，就像两位来自同一个团队的马拉松选手。

现在已经10点半多一点，会议持续了一个半小时，每个人都有很多事情要做。我们互相道别，但我们一离开罗尔夫的工作室，法比奥拉和我就无法抵抗吞噬我们的好奇心。现在我们可以做到了，多年来我们一直公平自律，再也不会有互相限制彼此的任何风险了。我们围坐在电梯附近楼梯平台上的小玻璃桌子周围，整个上午都开着笔记本电脑，讨论两个实验中使用的选择、各种通道获得的结果及事件，以及我们见过的壮观景象。现在我们的眼睛带着笑意和闪光。路过的人都用一种奇怪的眼神看着我们，好像在想：“超环面仪器和紧凑渺子线圈的两位发言人有什么好讨论的呢？他们为什么这么高兴？”几周后他们就会知道了。

在午夜

几天之后，我们将不得不宣布我们所看到的事件，这真是忙碌的几周。控制仍在继续，并且在协作中存在激烈的讨论。我无法说出我对超环面仪器的了解，双方都决定对彼此的结果保密，哪怕只是因为它们可能在最后一刻出现变化。检查继续进行着，如果一旦检查失败，那么总体情况将发生巨大变化。

在紧凑渺子线圈项目中，有很多人，尤其是年轻人，对我们得到的结果充满热情，但希格斯玻色子分析也受到了许多最有经验的物理学家的关注。自从第一个迹象出现后，我就挨个与该实验的所有创始人交谈，从米歇尔·德拉·内格拉和吉姆·维尔迪开始，向他们寻求建议，并分担此刻的责任。我得到了很多支持，很多鼓励，还有一些关于如何继续下去的好建议。

这可能看起来很奇怪，但当我们把讨论扩大到所有的合作成员时，恐惧和强烈的抵抗也出现了。我们将公布的结果引发了热烈的讨论。很多同事不相信这个结果，有些人还公开反对。对许多人来说，这种怀疑是一种审慎的健康态度：信号仍然太弱，我们在那里获得的的迹象还不明显，它可能仍然只是一个统计波动，我不能说超环面仪器也看到了同样的事件，虽然这会让一切更有说服力。也有一些同事依然被以往的经验束缚：“125GeV的信号是没有的。”“希格斯粒子的质量为115GeV，我们已经在大型正负电子对撞机中发现了这一点。”“那是一个错误的信号。”最后，少不了嫉妒者，有些人无法掩盖自己的自负。成为一名科学家并不能使你免于人类的痛苦。有人公开向我坦白：“我愿意用20年的生命换取你在此时的地位。”

随着研讨会的临近，也有一些人到我的房间来要求我让步—“你将紧凑渺子线圈暴露在一个巨大的风险中”，“数据中没有任何东西表明希格斯玻色子的存在”，“你承担着巨大的责任，在公众面前展示它们，就好像它们是发现的第一个证据一样。你将为此付出代价”。我已经知道，如果一切都像肥皂泡一样破裂，许多人会扑向我，而只有我一个人承担坏人的过错；另一方面，如果我们最终真的发现了希格斯粒子，那些来批评我的人将会第一个出丑。这就是游戏的规则，任何发言人都非常了解这些规则。

现在距研讨会只有一个多星期的时间了。在半夜，我被一个电话惊醒了。不是P5，它今晚睡得很安分。电话是从意大利拉斯佩齐亚打来的，我被告知，我父亲因急诊住院了。“爸爸。”我对卢恰娜说，她立刻从**站了起来。“我得走了。”她只补充道：“我和你一起走。”该下楼去喝杯浓咖啡，然后给我的秘书基尔斯蒂和娜塔莉发封电子邮件了。我父亲正在做手术。我要去找他。我通知了奥斯汀、阿尔伯特和乔。阿尔伯特·德·罗克和乔·因坎德拉是我的两位副手。当我不在的时候，就由他们来共同负责，而奥斯汀·鲍尔负责探测器的技术工作。我要求大家不要传播这一消息，以免给已经处于压力之下的团队增加不确定性。

晚上，我们随便打包了简单的行李，然后动身前往拉斯佩齐亚。500km的车程等着我们，没有时间可以浪费。宝马520d吞噬了通往勃朗峰的高速公路，我们马上就上了通往隧道的国道。我记住了每一个弯道、每一个测速相机的位置。在搬到日内瓦之前，我每个月都要从比萨通勤好几次，有时坐飞机，更多的时候是开车，我开车就像开着自动驾驶仪一样。不过，在很多地方，我刚好忽略了限速。

工业区熟悉的烟囱告诉我们，我们就要到达目的地了。商业港口和重工业构成了迷人的海湾，让拜伦勋爵着迷，它至今仍保持着美丽。

当我们上气不接下气地赶到医院时，我的父亲还活着，只是还处于药物昏迷中。外科医生们都还在，他们对我很友好。他们耐心地回答我所有的问题，告诉我手术的所有细节。但当我问到父亲能不能撑过去时，他们的表情让我觉得没有希望了。我的父亲已经86岁了，但是他仍然有一个强壮的体格。他一直坚持多种运动，直到几天前，他每天清晨都会跑六千米。他参加过许多马拉松比赛，赢得了组织者为老年运动员专设的奖品和奖牌。但是这个打击太可怕了，医生们都很悲观。我们必须为最坏的情况做好准备，父亲只剩几天或者一个星期的时间了。

医生允许我进入术后康复室，我走到父亲的病床前。我一直通过Skype和总是微笑着的父亲通话。几个小时前，他正在生与死之间挣扎，呼气困难，身上连接着监视各种重要功能的机器。他被心脏病击垮了，而我被他这般痛苦的模样击垮了。

医生说他完全听不见，他听不到我说的话。但我还是走近他，握着他的手，抚摸他的额头，告诉他发生了什么事，他为什么在那里，以及医生对手术的看法。我告诉他我现在在这里，他会得到很好的照顾。我告诉他，他快当曾祖父了，迭戈的孩子即将出生。迭戈是我的儿子，他也是一位物理学家，定居在芝加哥。一切都很顺利，预产期就在这几天。然后我跟他说了在欧洲核子研究组织发生的事，还有希格斯玻色子。我告诉了他将要公告新发现和一些细节：除了研究中心的内部人员，他是第一个知道的人。他睁开眼睛，看见了我。不管医生怎么说，我们还是进行了几分钟的交流。你冷吗？他点了点头。你还认识我吗？他点了点头。我从他的眼神里看出了安慰和温暖。我们继续沟通了一会儿，然后他又开始打瞌睡了。几天后他就会逝去，那个小小的奇迹不会发生。

重大公告

在研讨会结束后的几天里，我不知疲倦地在紧凑渺子线圈工作，紧张局势继续上升。我觉得我活在噩梦里。我把时间花在最后几次对数据的检查和耐心地说服那些仍然对我们结果的可靠性持怀疑态度的人上。每隔两天，我就趁着黑夜跑到拉斯佩齐亚帮助我父亲，哪怕只有几个小时，然后再赶回日内瓦。

在分析小组工作的年轻人几近疯狂。我们鼓励他们提出新的想法，成效明显。有些人已经发展出多元分析希格斯粒子衰变为两个光子的方法。我们没有时间对已经采取的行动进行所有细节的验证：我们正在讨论的内容不会公开，但对我来说，了解发生了什么至关重要。这种类型的分析非常敏感，但我们所看到的过量事件也可能消失。

不过，这个信号不仅持续存在，而且以一种最佳的方式利用所有变量使得信号得到加强，尽管只是轻微加强。

当最新的量热计校准结果可行时，我们松了一口气。我们冒了很大的风险决定使用新的校准常数。我们的做法有些盲目，因为即使在这种情况下，如果两个光子的过量消失了，整个论证就崩溃了。即使在这种情况下，信号仍然存在。事实上，一群来自罗马的年轻人开始研究一个衰变通道，考虑到我们记录的数据量有限，没人认为它现实可行。可是结果令人震惊。他们探索希格斯玻色子衰变成两个光子的过程，这同时包含两个以小角度发射的高能喷流。这是由一对W或Z玻色子湮灭而产生的希格斯玻色子的典型特征。这个通道中的信号比传统的胶子融合产生的希格斯玻色子要少得多，许多人认为这只是一种分析。徒劳的努力。但是来自罗马的小家伙们做了一项伟大的工作，他们找到了一种正确选择事件的方法，他们也看到了125GeV左右的信号。在我的坚持下，当我们讨论合作的结果时，气氛顿时紧张起来。这个分析非常初步，仍然有可能出现错误，没有人有时间对它进行全面的检查，离研讨会只有几天的时间了。反对意见非常强烈，大家最终决定，不把这个分析囊括在官方结果中，但对我来说，下周二我会将其放在紧凑渺子线圈的结果中，知道这个新研究中也存在信号就像买了人寿保险。