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你做出了乙個獲得諾貝爾獎的發現，結果證明是你的，但沒有人在乎。 這是2024年發生在兩位物理學家公尺哈伊爾·沙波什尼科夫和克里斯托夫·維特里奇身上的故事，他們計算了希格斯玻色子的質量。
希格斯玻色子是物理學家在粒子物理學標準模型中收集的25個基本粒子之一，是2024年在大型強子對撞機上發現的最後乙個粒子，並於2024年獲得諾貝爾物理學獎。
雖然大多數物理學家對希格斯玻色子的存在非常有信心，但他們不知道希格斯粒子的質量是多少，但他們確實有一些線索。 首先，他們已經在美國費公尺實驗室的Tevatron對撞機上尋找希格玻色子。 這個對撞機沒有看到希格斯玻色子，這使得物理學家可以對其質量設定乙個下限，大約是115 geV。
因此，粒子物理學家知道希格斯玻色子的質量需要高於115 GEV，否則費公尺實驗室就會看到它。 他們也知道，最遲在1000 gev左右肯定會看到它，因為如果只使用沒有希格斯玻色子的標準模型，那麼理論就會在某個地方崩潰。 這就是為什麼大型強子對撞機如此有價值，物理學家知道，如果不是希格斯玻色子，那裡會發生一些新的事情。
他們還有另乙個上限，大約 180 gev，稱為平凡邊界。 他們的論點是，如果希格斯玻色子的質量大於這個極限，它就不能為其他粒子創造質量。 因此，我們現在的下限質量為 115 gev，上限質量為 180 gev。 但除此之外，他們仍然不知道希格斯玻色子現在的質量應該是多少。
就在那時，兩位物理學家說，無論希格斯玻色子的質量如何，它仍然必須讓引力成為量子理論。 自然界的所有其他基本力都具有量子特性，但引力是一件奇怪的事情，因為據我們所知，目前它是非量子的。 大多數物理學家認為引力也應該具有量子性質，只是我們還沒有找到正確的理論。 這個理論被稱為量子引力理論，我們需要它來弄清楚大**和黑洞奇點發生了什麼。
物理學家試圖將引力轉化為量子引力，就像他們將電動力學轉化為量子電動力學一樣，理察·費曼等人在20世紀60年代就已經做過量子電動力學，但是當他們使用同樣的技術將引力外推到高能時，結果是無窮大。 這樣獲得的引力聲效應被認為是失敗的，因此被放棄了。
但在2024年，史蒂文·溫伯格（Steven Weinberg）說，這種對更高能量的近似是錯誤的，必須使用更複雜的方法進行外推，無窮大不會有問題。 然後，如果計算正確，則引力被安全地量化。 這個想法被稱為漸近安全引力，你可能從未聽說過它，因為每個人，包括溫伯格本人，都認為這是乙個令人失望的解決方案。 因此，溫伯格在2024年出版後，沒有人深入思考。 直到 1990 年代初，克里斯托夫·韋特里希和馬丁·路透才解決了**中的大部分數學問題。
回到希格斯玻色子的質量，因為它的質量改變了量子引力中更高能量的外推方式。 如果我們使用維特里奇和路透開發的數學，就會發現，如果希格斯玻色子的質量過大或過小，那麼引力就不再安全，理論再次崩潰。 因此，我在開頭提到的兩位物理學家計算了量子引力工作的視窗，並得出了希格斯玻色子質量126 22 gev，而實驗測量值為 12535±0.15 gev。
這是乙個非常困難的計算，取決於所有其他粒子的質量，每個粒子都有自己的不確定性。 如果今天重做這個計算，我認為不確定性會小得多。 所以他們正確地**了希格斯玻色子的質量，這意味著量子引力可能不是乙個如此神秘的問題，它可能真的只是如何正確地進行外推的問題。 然而，他們的計算並沒有引起太多關注，因為在同一質量範圍內有近100篇文章。