上帝粒子接近發(fā)現 - 上帝粒子是什么

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　　7月4日，英國科學家彼得·希格斯出席研討會。

　　全球物理界沸騰了。追尋將近半個世紀后，昨日，位于日內瓦的歐洲原子核能中心向全球宣布，找到一種新亞原子粒子，這種粒子與之前預言構成質量的“上帝粒子”、即希格斯玻色子(可簡稱希格斯子)特征“一致”。

　　若最終確定此次發(fā)現的新亞原子粒子就是希格斯玻色子，那么粒子物理學中缺失的重要一環(huán)將會填補，支撐現代物理學的奠基性理論標準模型距離將被驗證，萬物質量來源之謎或可解開。

　　意義

　　“成就堪比登月”

　　歐洲原子核能中心(CERN)有著世界上最大的實驗裝置——大型強子對撞機(LHC)，其橫跨法國和瑞士，這個長達28年之久，造價達幾十億歐元的龐大地下裝置，最主要的目的是為了尋找被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子。

　　日內瓦昨日9時，歐洲原子核能中心通過網絡向全球播放其最新進展的研討會。研討會上，兩座各自獨立的實驗室遞交了最新報告，均展示了一種新粒子存在的強有力證據。

　　CERN主席豪威爾說：“我們有了個‘發(fā)現’……我們觀測到了一種新粒子，符合希格斯子的條件。不過到底是什么粒子，問題仍待回答?！?/p>

　　現場最重量級的是四個物理學理論家，其中三個人完善了標準模型理論，另一個人彼得·希格斯則創(chuàng)建了這個理論，標準模型中最后一個粒子以他命名。昨天臺下就座的希格斯流下熱淚。

　　發(fā)布會現場，英國物理學會主席彼得·奈特說，此次LHC的成就與發(fā)現DNA和登陸月球相當。利物浦大學粒子物理系主任瑟密斯·布考克則稱，對于物理學家來說，這次發(fā)現就像哥倫布發(fā)現美洲大陸。

　　展望

　　是否為希格斯子需確認

　　“雖然是初步結果，但5標準差和125吉電子伏特的結果讓我們確信，這是一個新粒子，”昨日，實驗室發(fā)言人喬·因坎代拉說，“我們確認，它必須是一種玻色子，而且是我們迄今為止發(fā)現的最重的玻色子。這一發(fā)現意義重大……我們必須極其努力地繼續(xù)研究與反復核校?！?/p>

　　在墨爾本觀看了視頻的中科院高能物理研究所院士陳和生則說，希格斯等距離諾貝爾獎不遠了。陳和生表示，目前還需要進一步確定發(fā)現的是希格斯玻色子。CERN現在打算全力以赴地在今年之前給出最終答案，明年大型強子對撞機就將進入兩年的大修期。

　　根據計劃，此次研究的正式結果將在7月底在學術期刊上發(fā)表。陳和生表示，屆時，論文作者將是參與了所有兩個實驗項目的科學家，共3000多人，其中，也有六七十人是參與合作的中國科學家。

　　彼得·希格斯

　　有關希格斯子的理論最早是在1964年由6位物理學家共同提出來的，其中就包括英國愛丁堡的彼得·希格斯教授。他們當時提出這一粒子的目的就是為了解釋質量的起源。理論上，這一粒子的存在將正好補全描述整個宇宙如何運行的物理學標準模型的缺陷，因此它便顯得尤其重要。

　　聲音

　　大家都非常激動。我從學生開始做到現在，都在尋找希格斯子，也從來沒有這么激動的時候。

　　——華人科學家錢劍明

　　居里夫人發(fā)現原子核的時候，人們也不知道后來會有核武器、核發(fā)電，還可以用來治病……人類想搞清楚自然界規(guī)律，就是一種好奇心，對真理的追求，我們不能要求科學研究一定馬上要有用，但從歷史經驗來看，科學物理學研究的成果會轉變成巨大的生產力。

　　——中科院高能物理研究所院士陳和生

　　■ 釋疑

　　如何知道發(fā)現了上帝粒子?

　　如果在LHC加速器中進行的數以十億計的對撞實驗中真的產生了希格斯玻色子，根據預測，它應當是不穩(wěn)定的，會迅速衰變?yōu)楦臃€(wěn)定，質量更小的粒子。物理學家們需要對這些衰變產物進行分析，并且通過分析來推斷這種被稱為“上帝粒子”的神秘粒子是否存在。

　　新發(fā)現為何還需確認?

　　在分析過程中，希格斯玻色子是否存在會從數據圖形的峰值中體現出來。然而即便科學家們發(fā)現了這樣的峰值，他們也不能就此宣布發(fā)現了希格斯玻色子，只有當他們確認這一信號是統計誤差的概率低于一定標準時才能比較有把握地宣布發(fā)現結果。

　　歐洲核研究組織在昨日的聲明中說，兩座各自獨立的實驗室都發(fā)現了這種亞原子粒子，質量范圍在125至126吉電子伏特之間。兩家實驗室都宣布，數據結果的統計確定性為5西格瑪，或5標準差。

　　5西格瑪，換算成統計誤差率，大約為0.00006%。在粒子物理學界，若要證實某一發(fā)現，數據統計確定性需要達到5標準差;若要作為證據，統計確定性必須達到3標準差。所以現在說是“接近發(fā)現”。

　　若證實并不存在會怎樣?

　　如果實驗確認這樣的粒子實際上并不存在，那么現有的標準模型將需要徹底改寫，而我們對于宇宙的認識也將發(fā)生革命性的改變。

　　昨日，澳大利亞阿德萊德大學物理學家安東尼·托馬斯說：“在過去40多年里，人們一直在尋找希格斯玻色子。如果不是它，全世界所有理論學家都得絕望地退回到原點?！?/p>

　　歐洲核研究組織物理學家伊夫斯·西羅伊斯說：“發(fā)現的那個粒子也許不是希格斯玻色子，而是一種比希格斯玻色子大很多的粒子，那么，它也會打開一扇門，開啟一套比‘標準模型’走得更遠的新理論?！?(金煜 仲玉維)

　　“上帝粒子”對人類意味著什么

　　“上帝粒子”若確實存在，將使得科學家解釋世界的一種假說有可能得到證實。

　　據報道，歐洲核子研究中心的科學家4日表示，他們在尋找希格斯粒子、也就是所謂的“上帝粒子”的研究過程中發(fā)現了一種新型亞原子粒子，該粒子符 合希格斯粒子的屬性。而美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室項目發(fā)言人羅布·羅澤說：“我們的數據有力地顯示希格斯粒子的存在?！?/p>

　　科學家宣布發(fā)現“上帝粒子”的存在意味著，科學家解釋世界的一種假說將有可能得到證實。

　　要理解“上帝粒子”，不妨回憶一下牛頓發(fā)現萬有引力定律的故事。盡管研究人員已經證明，蘋果并沒有砸中牛頓腦袋，但是牛頓卻看見了一個蘋果掉了 下來。牛頓思考的是，為什么蘋果會垂直地掉到地上?一定是有什么在拉它，比如是地球的引力在拉它。而地球拉蘋果說明蘋果是有質量的。

　　那么，物體的質量從何而來?在牛頓故去后的400年，英國愛丁堡大學物理學家希格斯猜想：有一種粒子賦予其他粒子質量。他于1964年提出，在 137億年前的大爆炸中，希格斯粒子使物質得到質量，萬有引力則將質量變成重量，使恒星和行星都得以誕生，最終孕育生命。如此，也解釋了為何蘋果會掉到地 上。

　　“上帝粒子”只不過是科學家用以解釋世界的一種理論或假說。過去，科學家已經指出，支配物質運動的不僅僅有我們日常生活中能夠感受到的重力和電磁力，還有我們日常生活中無法感受的“強力”和“弱力”。

　　20世紀60年代，物理學家們構造出了一個標準模型來解釋世界，標準模型主要描述了強力、弱力及電磁力這三種基本力以及所有基本粒子的構成機 制。標準模型預言有61個基本粒子，其中有60個都已經得到了實驗數據的支持與驗證，現在人們也已聽到最后的一個基本粒子——希格斯粒子的腳步聲。

　　如果發(fā)現或找到了這種粒子，那就意味著質量是物質與希格斯粒子的相互作用的結果。但是，即便科學家找到了“上帝粒子”也并不意味著世界獲得圓滿 解釋。因為科學家說，組成我們生活的世界是由物質和暗物質構成的，而標準模型只能解釋4%的宇宙，占宇宙質量96%的暗物質仍然得不到解釋。

　　當然，如果現在科學家聽到的“腳步聲”并非希格斯粒子的聲音，那么，解釋世界就可能會有另外的假說，而且這樣的假說也未必不能解釋世界。例如， 在太空，蘋果是不會掉下的，只是在空間飄浮。這或許與希格斯粒子無關。宇宙和我們生存的世界一直存在，只是科學家們現在尚無法圓滿解釋這個世界而已。