什么是希格斯粒子?什么是上帝粒子?
2013年诺贝尔物理学奖授予彼得·W·希格斯(Peter W. Higgs) 和弗朗索瓦·恩格勒(Fran·ois Englert),以表彰他们对希格斯玻色子(又称“上帝粒子”)所做的预测。本文介绍希格斯粒子相关信息。
慢下来的基本粒子“夸克”在强相互作用下,抱团组成了质子、中子等粒子,质子和中子又组成了原子核,原子核与电子在电磁力作用下又形成了原子,原子构成分子,由此形成了我们所见到的大千世界。 如果没有希格斯粒子,其他的基本粒子就会仍然以光速运行,不能聚合在一起,我们的宇宙将仍然是一锅沸腾的基本粒子汤,根本不能组成物质,生命也无从谈起。 希格斯玻色子的存在是希格斯机制的必然结果之一,假若实验证实希格斯玻色子存在,则可给予希格斯机制极大的肯定。更重要的是,它的发现弥补了标准模型的缺漏,奠定了标准模型的基础。 由于希格斯粒子一直未被发现,这些重要的问题一直悬而未决。这个标准模型理论预言的最后一个粒子便一直成为科学家们苦苦追求的目标。 等等,万一希格斯理论被证明是错误的,希格斯粒子根本就不存在呢? 曾获诺贝尔奖的著名粒子物理学家莱德曼表示,如果这样,标准模型理论将被推翻,至少需要进行修改。他表示,“这就像哥伦布启程去寻找印度群岛一样,他和他的信徒们相信,如果没有达到目的,他也会发现一些别的东西,这些东西可能会更有意义。” 在这个意义上来说,很多科学家反倒有些失望,毕竟找到一个48年前就被预言了的“老粒子”多少有些无趣,他们期盼的是更为颠覆性的发现:假如标准模型被推翻,整个物理世界的理论都有可能要重新改写。 寻找希格斯粒子历程艰难花费惊人 上帝粒子之所以取名为希格斯,是因为它是英国科学家彼得•希格斯(Peter Higgs)于1964年提出的(与他差不多同时提出希格斯这一机制的还有其他几个人,一旦希格斯粒子的存在最后被确认,他们将分享诺贝尔物理奖)。 寻找希格斯的工作早在上世纪90年代的LEP对撞机上就开始了。LEP似乎看到了希格斯的小尾巴, 可惜LEP对撞机由于要让位于LHC的修建而过早关闭了,从此便与希格斯擦肩而过(现在看来,LEP的能量再提升一点就有能力看到希格斯了)。 接下来前赴后继的是美国费米实验室的Tevatron对撞机,这一领世界风骚近20年的对撞机也对希格斯进行了大力追捕,也模模糊糊看到了希格斯的娇容,可惜这一对撞机正值壮年就被关闭了(被关闭的原因是在能量和亮度两方面都竞争不过欧洲人的LHC对撞机)。 其实在LHC建造之前,美国人已经开始建造超级超导对撞机SSC,按照设计它将是真正的巨无霸对撞机,其能量比LHC还要高3倍,目标也是寻找 希格斯。可惜,SSC由于花费惊人(被称为“吞噬金钱的无底洞”)而被美国国会终止了,已经挖好的地洞也被填平(很多第三世界国家的人为此叹息,这些花巨 资挖的地道可以作防空洞或地道战用啊)。 但是,欧洲人并没有因此而停顿建造LHC的步伐,欧共体成员国共同出钱如期完成了LHC工程(世界上其他大国包括中国在内,也不同程度地出了钱)。LHC对撞机是人类历史上投资最大的科学研究机器,造价高达100亿美元,这一人类历史上最高能量对撞机的主要目标就是寻找上帝粒子——希格斯。由于LHC涉及到几十个国家和几百个大学,它的发言人在7月4日的发布会做最后总结时说,LHC是全球的力量、全球的成功。 |
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