也许著名的希格斯玻色子，共同负责基本粒子质量的存在，也与几十年来一直在寻找的新物理学世界相互作用。如果确实如此，希格斯粒子应该以一种特有的方式衰变，涉及奇异的粒子。在克拉科夫的波兰科学院核物理研究所，已经表明，如果这种衰变确实发生，它们将在目前正在设计的LHC的后续产品中观察到。

当谈到“隐谷”时，我们首先想到的是龙，而不是健全的科学。然而，在高能物理学中，这个风景如画的名字被赋予了某些模型，这些模型扩展了当前已知的基本粒子的集合。在这些所谓的隐谷模型中，标准模型所描述的我们世界的粒子属于低能组，而奇异粒子则隐藏在高能区。

理论考虑表明了著名的希格斯玻色子的奇异衰变，尽管经过多年的搜索，LHC加速器尚未观察到这一点。然而，位于克拉科夫的波兰科学院核物理研究所(IFJ PAN)的科学家认为，希格斯衰变成奇异粒子应该已经在大型强子对撞机的继任加速器中完全可以观察到 - 如果隐谷模型与现实一致。

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“在隐谷模型中，我们有两组由能量屏障隔开的粒子。该理论认为，在特定情况下，可能会有奇异的大质量粒子越过这个屏障。像希格斯玻色子或假设的Z"玻色子这样的粒子将充当两个世界粒子之间的通信器。希格斯玻色子是标准模型中质量最大的粒子之一，是这种通信器的非常好的候选者，“Marcin Kucharczyk教授(IFJ PAN)解释说，他是《高能物理学杂志》上一篇文章的主要作者，该文章介绍了关于在未来轻子加速器中检测希格斯玻色子衰变的可能性的最新分析和模拟。

通信器在进入低能区域后，会衰变成两个相当巨大的奇异粒子。它们中的每一个都会在皮秒内(即万亿分之一秒)衰变成另外两个质量更小的粒子，然后在标准模型中。

那么，未来加速器的探测器会有什么迹象呢?希格斯粒子本身不会被注意到，两个隐谷粒子也是如此。然而，奇异粒子会逐渐发散并最终衰变，通常变成现代探测器中可见的夸克 - 反夸克美对，因为粒子射流从轻子束的轴线移动。

“因此，对希格斯玻色子衰变的观测将包括寻找夸克 - 反夸克对产生的粒子射流。然后，必须回顾性地重建它们的轨迹，以找到奇异粒子可能已经衰变的地方。这些地方，专业上称为衰减顶点，应该成对出现，并且相对于加速器中碰撞梁的轴线进行特征性移动。这些变化的大小取决于希格斯衰变期间出现的奇异粒子的质量和平均寿命，“该论文的合著者Mateusz Goncerz，M.Sc(IFJ PAN)说。

大型强子对撞机(LHC)是目前世界上最大的粒子加速器，其质子碰撞能量高达几太电子伏特，理论上足以产生能够跨越将我们的世界与隐谷隔开的能量屏障的希格斯粒子。不幸的是，质子不是基本粒子——它们由三个价夸克组成，受到强相互作用的束缚，能够产生大量不断出现和消失的虚拟粒子，包括夸克-反夸克对。

这种动态而复杂的内部结构在质子碰撞中产生了大量的二次粒子，包括许多质量较大的夸克和反夸克。它们形成了一个背景，在这个背景中，几乎不可能从正在寻找的奇异的希格斯玻色子衰变中找到粒子。

通过设计为大型强子对撞机的继任者的加速器：CLIC(紧凑型线性对撞机)和FCC(未来圆形对撞机)，应该从根本上改善对可能的希格斯衰变到这些状态的检测。在这两种设备中，都有可能与它们的反物质伙伴正电子碰撞电子(CLIC 专用于这种类型的碰撞，而 FCC 也允许质子和重离子的碰撞)。

电子和正电子没有内部结构，所以奇异的希格斯玻色子衰变的背景应该比大型强子对撞机弱。只有这样才能辨别出有价值的信号?

在他们的研究中，来自IFJ PAN的物理学家考虑了CLIC和FCC加速器的最重要参数，并确定了奇异希格斯衰变的概率，最终状态为四个美夸克和反夸克。为了确保预测涵盖更广泛的模型组，奇异粒子的质量和平均寿命被考虑在适当宽的值范围内。

结论出人意料地积极：所有迹象都表明，在未来的电子 - 正电子对撞机中，奇异的希格斯衰变的背景甚至可以从根本上降低几个数量级，在某些情况下甚至可以被认为是可以忽略不计的。

粒子通信器的存在不仅在隐谷模型中是可能的，而且在标准模型的其他扩展中也是可能的。因此，如果未来加速器的探测器记录了与克拉科夫研究人员分析的希格斯衰变相对应的特征，那么这只是理解新物理学的第一步。接下来将是收集足够多的事件，并确定可以与新物理学理论模型预测进行比较的主要衰变参数。

“因此，我们工作的主要结论是纯粹实用的。我们不确定参与希格斯玻色子衰变的新物理粒子是否属于我们使用的隐谷模型。然而，我们已经将这个模型视为许多其他新物理学建议的代表，并表明，如果像模型预测的那样，希格斯玻色子衰变成奇异粒子，这种现象应该在那些计划在不久的将来发射的电子和正电子对撞机中完全可见，“Kucharczyk教授总结道。

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