在粒子物理學的這個領域裡，有一套用於描述弱力、強力和電磁力，以及組成所有物質的基本粒子理論，它被稱為標準模型。而希格斯玻色子便是該模型中基本粒子裡的一種，它具有自旋為零、生成之後就會立刻衰變等特性，它與一般基本粒子有所不同，因為希格斯玻色子可以為其他基本粒子賦予質量屬性。儘管希格斯已被證實真實存在，但我們目前對它的瞭解程度還很有限，科學家們需要將“碰撞器”調整到更窄的交互當中，以製造出更多的希格斯玻色子，從而收集到更全面的數據來掌握這種神秘基本粒子的更多信息。眾所周知，每一個基本粒子都需要通過與場不可見的實體交互後獲取唯一屬性，而賦予其他基本粒子質量的希格斯粒子，為何卻如此難以捉摸？

難以捉摸的希格斯玻色子

早在1964年，物理科學家彼得希格斯發表了一篇具有重大意義的論文，並在文中對基本粒子具有質量的原因進行了假設。他預測存在一個可以滲透到太空、並拖拽通過它的所有東西的三維“場”，穿越場中的粒子會變得比一般粒子擁有更重的質量，這個領域後來被稱為希格斯，若這個領域實際存在，那麼就會有一個與其相關的粒子，它叫做希格斯玻色子。當時間快進48年之後，瑞士日內瓦的科學家宣佈，他們發現了類似希格斯的粒子，若新的粒子結果是希格斯，那麼近50年的粒子物理學理論將會被證實，並將希格斯玻色子與已知粒子結合到描述它們的方程之中，也就是所謂的標準模型。

科學家們對希格斯的探索，取得了公眾對物理學不同於以往的關注度，它對於現在的物理狀態而言尤為重要，決定著我們對物質結構的最終理解，但它卻又如此的令人難以捉摸。事實上，之所以希格斯玻色子總是無法檢測到，是因為其通過構造和關閉兩個高能粒子碰撞器，而存在於這些碰撞器中的粒子，會在隧道加速之後粉碎到一起，從而產生了過剩的能量，甚至有時候還會形成新的奇特粒子。只有來自於CERN實驗室的這個有史以來最強大的粒子對撞機（大型強子對撞機），才能夠探測出足夠高的能量產生一個希格斯粒子，而它的質量大約是質子質量的125倍左右。那麼，希格斯粒子到底做了些什麼，它又是如何賦予其他粒子質量屬性的？

如何賦予所有其他基本粒子質量

對於希格斯粒子而言，它最重要的任務就是賦予所有其他基本粒子質量，若沒有它的存在，其他基本粒子都將因為太過鬆散而無法形成原子。除了沒有光澤的膠子和光子以外，其他所有的基本粒子都是通過與希格斯場發生相互作用，從而獲得它們的質量。而那些相對更難以穿過希格斯場的粒子，則會獲取到更重的質量，比如極其“肥胖”的頂夸克，就與電子和中微子這些輕質粒子有所不同。我們都知道，在物理學中，當粒子和場發生相互作用的時候，必須存在一種粒子介導。比如，光子和光粒子介導與EM場的相互作用，並且其本身就是EM場的激發，當EM場將帶有負電荷的電子拉向帶正電的質子時，光子的瞬間彈出不過是為了協調粒子場中的相互作用，電子通過自身吸收和發射恆定的“虛光子”流穿過EM場。

沿著相同的思路，希格斯粒子也介導著與希格斯場之間的相互作用，並且其本身也是希格斯場的激發。在交換虛擬希格斯粒子的時候，粒子會被認為正在希格斯場中跋涉，因而獲取到了相應的質量。並且，如果希格斯場變得尤為興奮，那麼，真實的希格斯粒子表面會在某個點上發生能量燃燒的現象，而檢測這種突發粒子，就是物理學家確定該場本身存在的最好方式。科學家們在大型強子對撞機上，通過一些技術手段讓這些原子組合在了一起，通過粉碎高速質子，讓它們足以在較短的時間裡產生125千兆電子伏特，在激發希格斯場的同時，爆發了希格斯玻色子的所有特徵。

CLIC可揭示希格斯玻色子的秘密

或許很多人都不會對大型強子對撞機（LHC）感到陌生，因其將一些稱為強子的重型粒子撞擊在一起而得名，當強子接近光速後便會開始粉碎。雖然在此之前，沒有任何東西能夠與其研究物理學前沿的能力相提並論。但是，這樣的榮耀並不會永遠存在，這個27公里的“電力環”將會在2035年左右熄滅，弄清希格斯玻色子的諸多謎團才是我們的根本目標。因而在這一天來臨之前，科學家們提出了緊湊型直線對撞機(CLIC)的設計，希格斯玻色子的本質、它與頂夸克之間的關係，以及能否找到標準模型以外的提示，或許都能從CLIC中得到答案。

與大型強子對撞機相比，CLIC的設計相對更加簡潔，CLIC加速的是電子和正電子這兩種輕的基本粒子，它就像一個粉碎機，從11公里到50公里直線加速粒子。當然，所有這些令人期待的事都不是一蹴而就的，CLIC的第一代僅以380千兆電子伏特進行運營，這個數字看上去不到LHC最大功率的三十分之一。這個時候或許有人會提出這樣一個疑問，如果下一代粒子對撞機，甚至還無法超越我們目前所能做到的事，那麼開發使用它的意義是什麼呢？其實，它們兩個之間最大的區別就在於CLIC獲取答案的方式更聰明。對於大型強子對撞機而言，它的主要科學目標是找到希格斯玻色子這種長期尋找的粒子，正是之前的不確定性，才有了這個通用調查工具的誕生。

然而，現在的情況卻有所不同，因為我們已經知道希格斯粒子真實存在。CLIC的主要科學任務是在更易於研究的環境中，儘可能多的生成希格斯玻色子，以更多的幫助我們瞭解這種特殊的基本粒子。比如，希格斯玻色子之間是否也會有相互作用，它與標準模型中其他粒子之間的相互作用到底有多強？並且，還可以將相同的哲學運用於我們最不瞭解的頂夸克，以研究夸克這種粒子的衰變過程。LHC在尋找新物理和新粒子方面已然枯竭，即使還有一些剩下的時間，但這樣的希望正在逐漸減小。

相反，雖然希格斯粒子和夸克看上去並不是一回事，但CLIC的設計卻可以讓其超越標準模型所設定的界限。比如，當其中存在一些奇異粒子或相互作用，便可能會對這兩種粒子的行為產生一些微妙的影響，不管是衰變、還是相互作用的過程。雖然我們並不確定CLIC會發現些什麼新的內容，但如果想要更加徹底地瞭解這些已知粒子和發現更多新的粒子，就必須超越目前的大型強子對撞機，而CLIC就可以通過大量的希格斯玻色子和頂夸克的原始生成，從而尋找到更多新物理的暗示信息。