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上帝粒子——希格斯玻色子

上周,欧洲核子研究中心的科学家们宣布发现一种新的亚原子粒子。这意味着确实有一种与“上帝粒子”的理论描述相一致的新粒子被发现,至于其是否就是“上帝粒子”还有待进一步的研究。

 来自2012/07/09/ 小宇宙百科12191

朱逢源/编 雨璇/配图

【北大青天会供稿】20世纪,物理学家似乎发现了整个宇宙的奥秘。他们认为宇宙间的一切都是由原子组成,物质之间受到电磁力和万有引力的作用。进一步研究又表明,原子由原子核与电子构成,原子核又由质子和中子构成,而质子和中子又由各种各样的夸克构成。而在涉及物质之间的相互作用力之上,强相互作用与弱相互作用被发现。

 

由于这些繁杂和不明晰的实验事实与物理学所追求的简洁并且统一的原则相冲突,这促使物理学家在上世纪60年代,提出了一个统一了强相互作用、弱相互作用与电磁力的“标准模型”。在标准模型中,一个被称之为“希格斯机制”的理论,可以解释为什么物质拥有质量。打个比方:在一个大沙盘内,存在着各式各样的基本粒子。这些基本粒子一开始都以光速飞来飞去——根据相对论,只有静止质量为0的物质才能达到光速。现在给这个沙盘里面倒满沙子,那些基本粒子的运动就开始发生变化:容易碰到沙子的那些粒子就变得难以加速,而碰到沙子几率较小的粒子则比较容易加速。高中时我们学过,质量是决定物体受力时运动状态变化难易程度的因素。我们可以认为,粒子因为碰到沙子而变得难以加速,等效于粒子获得了质量。由此可以说,物质本身其实无所谓质量,质量是物质与沙盘中的沙子。这个模型听上去虽匪夷所思,但是神奇之处在于,它居然被一个个实验所论证了。截至1995年,标准模型中预言的62种基本粒子已经被找到了61种,但是唯独标准模型中的“沙子”——希格斯玻色子没有被找到。由于希格斯玻色子“赋予万物以质量”的特性,它被形象称为“上帝粒子”。

目前人们探寻基本粒子的方法就是对撞,简单说就是把粒子加速到接近光速,然后让它们相互对撞,以期在这过程中撞击出新粒子。而“上帝粒子”不好找的原因之一就是它的质量太大了,原先的对撞机没办法产生如此巨大的能量让其现身;而另一个原因是它又极端不稳定,衰变速度在十亿分之一秒内。

(图:希格斯教授听到“上帝粒子”证实存在的声明后,激动流泪)

上周,欧洲核子研究中心的科学家们宣布发现一种新的亚原子粒子。该新粒子的质量约为136个质子质量,置信度为4.9sigma。这意味着确实有一种与“上帝粒子”的理论描述相一致的新粒子被发现,至于其是否就是“上帝粒子”,还有待进一步的研究。如果新粒子最终被确认,则意味着“标准模型”理论的胜利;如果“上帝粒子”的存在被证伪,那么意味着我们还需要更完善的理论去阐述这个世界。无论结果如何,探索世界的步伐永远不会停下。朱逢源/编·那些影响世界的声音

文章评论 (1)

  • 启真湖的鱼 2012-07-11 09:54:13
    由三体中知晓,基础物理的前进必将伴随表层科技的大跨步前进,希望在我们有生之年能够看到~~
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