2012年在大型强子对撞机（LHC）上发现希格斯玻色子是理论和实验物理学的一个胜利，然而它的影响才刚刚开始被理解。由ATLAS和CMS合作进行的精确测量表明，这个负责产生基本粒子质量的基本粒子的行为与有半个世纪历史的粒子物理学标准模型所预测的一样。但是希格斯玻色子从何而来？以及为什么它这么轻，以至于大型强子对撞机能够成群结队地产生它？

欧洲核子研究中心理论物理部举办了一次研讨会，探讨希格斯玻色子的特性和起源的非常规解释。虽然没有发现 "自然 "解决方案的证据，但来自ATLAS和CMS实验的未来数据将指引前进的道路，有可能改变我们对基础物理学的理解。

在1月30日至2月3日由欧洲核子研究中心理论物理部主办的为期一周的研讨会"自然性的异国方法"上，人们讨论了这些难题。

希格斯玻色子是已知最简单的粒子：一个没有电荷和自旋的"真空碎片"。与所有基本粒子一样，它是一个被称为场的更基本实体的激发，或者说是量子--独特的无特征的布鲁特-恩格勒特-希格斯场，它均匀地充满了所有空间。这个场被理解为在大爆炸后几分之一纳秒的一个划时代的"电弱"相变期间出现的；而此前，像电子这样的基本粒子是以光速运动的，之后它们永远被迫与这种量子糖浆相互作用，这使它们具有了质量属性。

来自CMS实验的事件显示，用于搜索额外的重希格斯玻色子。资料来源：欧洲核子研究中心

但如果这幅图是真的，希格斯玻色子本身应该从已知粒子与其母体场的相互作用中获得质量。将这些所谓的量子修正加在一起，将表明希格斯玻色子的质量值比观察到的要大很多个数量级。除了使它超出任何可以想象的实验的范围之外，这样一个重量级的希格斯粒子将不允许我们所知的宇宙形成。

早在希格斯玻色子被发现之前就意识到了这个悖论（称为电弱层次问题），并且在标准模型所描述的那些粒子和力量的可能存在的指导下，物理学家提出了各种解释。其中一个解释是，希格斯玻色子是由更多的基本实体组成的，它们被非常强大的力量固定在一起，从而规避了量子修正的影响。另一种是时空拥有额外的"超对称"维度，这将意味着存在一个全新的粒子镜像世界，可以抵消标准粒子的麻烦的量子修正。然而，到目前为止，还没有发现这种对电弱等级问题的"自然"解决方案的证据。

进入"自然性的奇特方法"，它借鉴了广义对称、紫外/红外混合、弱引力猜想和"神奇的零"等概念，试图解释希格斯玻色子的质量，以及物理学中其他不自然的数字。如果这些语言是深奥的，那是因为二月研讨会的参与者被鼓励挑战常规，在知识的边缘播下思想的种子--包括那些完全拒绝自然性概念的思想。后者将是对过去成功的根本性突破。毕竟，希格斯玻色子的质量并不是自然界中唯一看似不自然的数字：例如，物理学家曾经对电子的电能在短距离内不会无限增长感到困惑，但随着电子有一个反物质伙伴--正电子的发现，这个谜团消失了，它抵消了非物理的分歧。希格斯玻色子的非自然质量甚至可能与宇宙学常数的超小但非零的数值有关，而宇宙学常数是宇宙加速膨胀的原因。

欧洲核子研究中心（CERN）的蒂姆-科恩（Tim Cohen）说："这次研讨会为我们提供了一个奇妙的论坛，使我们能够从新的角度来看待自然性问题，包括各种物理系统和具体的粒子物理学，研讨会的共同组织者，我们的社区几十年来一直在思考希格斯的自然性问题，然而我们中的许多人怀疑，我们还没有找到正确的想法。如果最终能够理解自然界是如何解决电弱层次问题的，就很有可能学到一些东西，改变我们对基础物理学的看法，以及自我们学科开始以来一直为我们服务的还原论哲学。"

虽然理论家们让他们的想象力自由驰骋，但欧洲核子研究中心研讨会的结论很明确：未来的道路将由数据来指导。未来几年，ATLAS和CMS将收集更多的希格斯玻色子样本--以及在LHC之后提议的专用"希格斯工厂"进行的实验--将使物理学家能够研究希格斯玻色子与自身的独特互动。这将提供有关布鲁特-英格拉特-希格斯场的精确形状和形式以及电弱相变的性质的信息，并可能告诉我们希格斯玻色子是自然的还是对我们的存在进行了奇怪的微调。