希格斯观测站

CMS / 对撞 · 探测 · 证据

教学模型物理与来源

01 / 探测器视图

维护开口

端盖分离以便检查；在装置重新闭合之前，事例显示会暂停。回放会使其重新闭合。

传感器信号标签磁场线背景径迹

装置分层

可见性

硅径迹探测器

电磁量能器 · 晶体

强子量能器 · 黄铜／闪烁体

螺线管／低温恒温器

钢制磁轭

缪子室

电缆与冷却

隐藏某一层只改变视图，读出开关才会改变测量。

02 / 对撞课程

种子

希格斯粒子横向动量

一个反冲部分子平衡横向动量。残余物与强子化过程未被模拟。

各阶段均根据种子重新计算；后退并非物理时间的逆转。请使用运行、暂停与回放控件播放。

03 / 检验测量

螺线管磁场

径迹探测器读出

电磁量能器读出

缪子读出

响应展宽

关闭某个读出并回放：粒子依旧与材料发生相互作用，但该项测量会丢失。

更改道型、磁场、响应、读出、希格斯横向动量或信号比例，会取消正在进行的批次并清除不兼容的直方图记录。

记录

将控件与视图恢复到源默认值。只有测量配置未改变时才保留直方图记录；候选记录始终保留。

拖动环绕 · 滚动 / 捏合缩放
Shift + 拖动 / 右键拖动平移
Space播放/暂停 ·N下一事件
1剖视 ·2外观 · 3X 光

LHC · 5 号对撞点 · CMS 风格 · 发现时代布局，约 21 m × 15 m

看不见的，被重建。

pp · √s = 8 TeV

缪子电子光子方向

选中场景以使用滚轮缩放与键盘快捷键

正在搭建 CMS 实验室

探测器几何 · 事件生成 · 重建 · 全部本地运行

重建母粒子

—GeV/c²

重建子粒子四维矢量之和，并非被认定的希格斯粒子标签。

您的实验室

当前事例质量: — GeV/c²
直方图中的试验数: 0

已探测对象

选择以检查

传感器信号
对象
质量

生成器真值与守恒核查

可执行的一致性检查

从事例到证据

一个峰。许多次对撞。

收集一批富含信号的合成样本。共振表现为高出平滑连续谱的超出量，而不是某个特别显眼的单一事例。

■ 候选计数— 拟合总量┄ 连续谱

质量窗口内0

简化局部显著性 Z—

尚未收集样本。窗口：100–160 GeV/c²。

这并非 CMS 数据、亮度或发现显著性。似然函数采用固定的简化形状，未计入探测器系统误差与“他处寻找”效应。

生成信号比例

0% 表示只生成本底。这是人为设定的混合比例，并非希格斯粒子的产生或衰变概率。

每次试验都采用相同的信号／能量重建与对象筛选标准。

简化统计检验的工作原理

对分箱泊松似然拟合非负的信号与本底产额。零假设为指数型连续谱；备择假设在此基础上于 125 GeV 处加入一个高斯分布。Z = √[2 ln(L(S+B) / L(B))] 是一种渐近的、固定质量的局部近似。连续谱模板包含独立生成的选择接受率修正。这是一项教学练习，并非发现声明。

候选记录

每一行代表一个带有独立配置的种子事例。各行均为单独的候选事例，而非合并统计结果。

事例	道型	质量（GeV/c²）	选择结果	磁场／读出

尚未记录候选事例。

.museum-body--immersive { overflow: auto !important; } .museum-main--fill, .museum-runtime { height: auto !important; min-height: 100vh; overflow: visible !important; } .museum-runtime > .exhibit-root, .museum-runtime > :not(#mw-about):not(noscript):not(script) { display: none !important; } .museum-runtime #mw-about { display: block !important; position: static; width: min(100%, 800px); margin: 24px auto; padding: 24px; box-sizing: border-box; } .museum-runtime [data-about-close], .museum-runtime #mw-about > h2 { display: none !important; }

2012年 · 物理

希格斯玻色子探测器

跟随一次模拟对撞，从传感器信号追踪到重建质量，再收集数千次试验，看清为何单个候选事例从不等于发现。

没有任何探测器能真正看见希格斯玻色子。它在产生后约 10⁻²² 秒内就已衰变，因此物理学家只能从它子代粒子留下的痕迹中重建它：硅像素上收集到的电荷、量能器晶体中的闪光，以及缪子室里带时标的脉冲。本实验室跟随一次由种子决定的合成对撞，穿过一台以 CMS 为原型、还原发现时代布局的探测器——束流、瞬发衰变、传感器信号、数字化读出——并将测得的四维矢量求和，得到一个不变质量。

物理过程经过简化，但仍具有因果性。径迹在近似 3.8 特斯拉的螺线管磁场中弯曲，采用四阶龙格－库塔积分；对含噪信号做圆拟合可还原动量与电荷；量能器能量经过展宽与数字化处理。关闭某个读出或磁场后，粒子依旧穿过同样的材料，但相应测量会丢失，模型也会拒绝给出质量。放大的传感器实验室展示了硅、钨酸铅晶体、漂移室与黄铜－闪烁体取样如何把一个粒子转化为一个信号。

单个符合希格斯粒子特征的候选事例并非发现：本底过程同样能产生相同的末态。“证据”面板以相同的重建与筛选标准收集 1,000 次一批的合成试验，拟合出连续谱加上固定质量的信号模板，并给出一个简化的局部显著性。更改测量配置会清除不兼容的样本，而不是将其混合。这是一个教学模型——并非 CMS 数据，也不是经过验证的探测器仿真，与欧洲核子研究中心（CERN）或 CMS 实验没有任何关联，亦未获得其认可。

规格

对撞能量: √s = 8 TeV（2012 年发现时期）
螺线管磁场: 标称 3.8 T，近似场分布图
衰变道: H → γγ，H → ZZ* → 2e2μ 与 4μ
像素层半径: 4.4、7.3 与 10.2 cm
探测器尺寸: 长约 21 m，直径约 15 m
证据批次: 每批 1,000 次合成试验
数据: 合成教学事例，并非 CMS 数据

所有展品

看不见的，被重建。

本期展品