美國與歐洲的物理研究中心正在尋找被物理界公認(rèn)為物質(zhì)質(zhì)量之源的希格斯波色子，這個粒子存在與否關(guān)系著現(xiàn)有的宇宙理論是否站得住腳。歐美兩家研究機(jī)構(gòu)競爭激烈，力圖在證明該粒子存在上，取得先機(jī)。
空中鳥瞰美國費(fèi)米國家實驗室
據(jù)《連線》9月9日報道，如今，美國費(fèi)米國家實驗室(Fermilab)的Tevatron加速器以及歐洲粒子物理研究中心(CERN)的大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LargeHadronCollider）都在全力尋找希格斯玻色子(Higgsboson)。希格斯玻色子被認(rèn)為是物質(zhì)的質(zhì)量之源，1988年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者萊德曼將其稱為“上帝粒子”。這種粒子是物理學(xué)家們從理論上假定存在的一種基本粒子，目前已成為整個粒子物理學(xué)界研究的焦點。發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子或許有助于解釋物質(zhì)為什么擁有質(zhì)量。理論物理學(xué)家已經(jīng)預(yù)言這種粒子一定存在，但是目前并沒得到證實。這個粒子是現(xiàn)代物理學(xué)的核心模型，它的存在與否，關(guān)系著現(xiàn)有的宇宙理論能否站得住腳，因而兩家研究機(jī)構(gòu)之間展開了激烈競爭，試圖在證明該粒子的存在上取得先機(jī)。
歐洲粒子物理研究所甚至在20世紀(jì)80年代剛剛構(gòu)思建立大型強(qiáng)子對撞機(jī)時，就把證實“上帝粒子”的存在作為它的奮斗目標(biāo)，而美國費(fèi)米國家實驗室也不甘落后，試圖后來居上。德州大學(xué)奧斯汀分校物理學(xué)家羅伊·舒維特(RoySchwitters）就表示：“同歐洲粒子物理研究中心展開競爭是值得的，大型強(qiáng)子對撞機(jī)雖然有機(jī)會找到希格斯玻色子，但把握也不是很大。”
事實上，在粒子物理學(xué)領(lǐng)域，美國同歐洲一直有互相競爭的歷史，這不僅關(guān)系到美國和歐洲的科學(xué)權(quán)威性，也關(guān)系到他們的國家榮譽(yù)。如果美國科學(xué)家成功發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，他們就會為其在近代科學(xué)領(lǐng)域所取得的主要成就上畫上一個完美的句號。如果他們未能在歐洲科學(xué)家之前發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，就標(biāo)志著美國科學(xué)家在把握機(jī)會方面又一次受到打擊。
70年來，美國和歐洲在粒子物理領(lǐng)域一直交替領(lǐng)先。美國科學(xué)家擁有的Tevatron加速器盡管年代久遠(yuǎn)，但它能夠產(chǎn)生1兆電子伏特（1TeV）能量的質(zhì)子束，仍然是目前全球輸出能量最高的加速器，并且該加速器近期表現(xiàn)良好。不過，從目前情況來看，科學(xué)家們還未發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子存在的跡象，這也許會為Tevatron加速器的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來更大壓力。
歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)早在2008年開始運(yùn)轉(zhuǎn)的時候，物理學(xué)家就估計，它會在2009年年底發(fā)現(xiàn)是否存在希格斯玻色子這一粒子。如果大型強(qiáng)子對撞機(jī)有所發(fā)現(xiàn)，這將會是其首次有重大發(fā)現(xiàn)。但在2008年7月及9月份，大型強(qiáng)子對撞機(jī)接連出現(xiàn)故障，使得科學(xué)家不得不把對撞機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時間調(diào)整到11月份。此外，重新調(diào)整后，該對撞機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度也比之前預(yù)測的要慢，因此，要想達(dá)到事先預(yù)測的7兆電子伏特（7TeV）的高能量，所需時間會更長。
歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)的表現(xiàn)不濟(jì)，使得美國Tevatron加速器有更多時間來發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子。據(jù)估計，歐洲大型強(qiáng)子對撞機(jī)的故障可能使這項加速器試驗被迫中止12個月的時間。而Tevatron加速器運(yùn)轉(zhuǎn)情況相比之下卻表現(xiàn)更好，每秒粒子碰撞次數(shù)更多，加速情況也非常良好。雖然Tevatron加速器已是一部老舊加速器，但如果美國科學(xué)家不放棄，他們也有機(jī)會成功。
盡管Tevatron加速器年代久遠(yuǎn)，但它仍是對撞機(jī)領(lǐng)域的王者。目前，Tevatron加速器被置放于芝加哥郊區(qū)費(fèi)米國家實驗室一個周長4英里的地下隧道內(nèi)。該實驗室D-Zero探測器小組的物理學(xué)家德米特里·德尼索夫（DmitriDenisov）對于Tevatron加速器最終能夠發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子充滿信心。他表示：“目前，實驗室里的工作人員都在想法確定希格斯玻色子的質(zhì)量范圍，盡管這項工程非常艱難，我們相信最終我們會成功。”