7月初，歐洲核子研究中心宣布發(fā)現(xiàn)了一種新粒子，其特征與號(hào)稱“上帝粒子”的希格斯玻色子高度吻合，引起了學(xué)界的轟動(dòng)和社會(huì)的關(guān)注。
但在新聞背后，感興趣的讀者或許會(huì)還冒出了不少問號(hào)：“上帝粒子”真是物理學(xué)家都?jí)裘乱郧蟮?ldquo;圣杯”嗎？它是否就隱藏在我們身邊？為什么物理學(xué)大師霍金不相信它的存在？這次會(huì)不會(huì)又是一個(gè)類似“中微子超光速”的烏龍……帶著這些疑問，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了中國科學(xué)院高能物理研究所研究員、參與尋找希格斯玻色子的歐核中心CMS項(xiàng)目中國組成員陳國明。
“上帝粒子”并非一切物質(zhì)的質(zhì)量之源，而且只存在于宇宙大爆炸初期，科學(xué)家是要在實(shí)驗(yàn)室里“復(fù)活”它
科技日?qǐng)?bào)：希格斯粒子為什么讓物理學(xué)家如此關(guān)注？
陳國明：希格斯玻色子又稱希格斯粒子，將它稱為“上帝粒子”，是因?yàn)樗腔玖Ｗ拥馁|(zhì)量之源。
我們知道，物體由分子、原子構(gòu)成，原子由質(zhì)子、中子組成的原子核和繞核旋轉(zhuǎn)的電子構(gòu)成。而質(zhì)子和中子都由夸克和膠子組成，夸克、膠子和電子等至今為止沒有發(fā)現(xiàn)有更深層次的結(jié)構(gòu)，因此被稱為基本粒子。
簡單地講，有了希格斯粒子，基本粒子才有質(zhì)量，有了質(zhì)量才產(chǎn)生引力，才會(huì)有宇宙中的元素、恒星、行星和生命。
科技日?qǐng)?bào)：今天宇宙中一切物質(zhì)的質(zhì)量是否都來自希格斯粒子，“上帝粒子”的稱號(hào)是否名副其實(shí)？
陳國明：“上帝粒子”只是個(gè)通俗說法，不能說希格斯粒子給一切物質(zhì)賦予了質(zhì)量。
按照物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型，物質(zhì)的質(zhì)量來自兩部分，一部分是夸克、電子等基本粒子的質(zhì)量；另一部分則是基本粒子相互作用產(chǎn)生的結(jié)合能，這部分占的比重其實(shí)還要更大。
另外在物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的62種基本粒子中，其他61種都已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了存在，只有希格斯粒子這關(guān)鍵一環(huán)仍然懸而未決，它的難以捉摸也讓研究者多了幾分敬畏。
科技日?qǐng)?bào)：希格斯粒子為什么這樣難找？如果它們就存在于我們身邊的話，為什么這么多年都捕獲不到它們的蹤跡？
陳國明：根據(jù)物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型和大爆炸理論，我們的宇宙起始于一次大爆炸。大爆炸剛發(fā)生時(shí)，無數(shù)的正反粒子同時(shí)產(chǎn)生，輕子和夸克通過與希格斯場的相互作用獲得了質(zhì)量。這些粒子凝聚成物質(zhì)，通過長時(shí)間的演化形成了星系。
而希格斯粒子的使命，在137億年前的宇宙大爆炸初始就已經(jīng)完成了。現(xiàn)在物理學(xué)家要再次尋獲希格斯粒子的蹤跡，就只有建造能量強(qiáng)大的對(duì)撞機(jī)，在里面給兩束高能粒子進(jìn)行加速、對(duì)撞，來模擬宇宙開始的時(shí)刻，在實(shí)驗(yàn)室里重新“復(fù)活”希格斯粒子。
然而每1012次的質(zhì)子對(duì)撞，才可能產(chǎn)生一次希格斯粒子。就好比在一大堆沙子中，有一顆是金沙，需要找出來。更麻煩的是，這種粒子一旦產(chǎn)生就轉(zhuǎn)瞬即逝，十億分之一秒后就會(huì)衰變成光子和強(qiáng)子等其他粒子。
科學(xué)家只能通過觀測這些粒子，反推它們會(huì)不會(huì)是希格斯粒子產(chǎn)生后又衰變出來的。
雖然時(shí)間倉促，但此次實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度足夠高，而要確認(rèn)“上帝粒子”現(xiàn)身可能還需繼續(xù)投入巨資
科技日?qǐng)?bào)：作為迄今最大、最昂貴的物理科研裝置，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）就是為了尋找希格斯粒子嗎？為什么要造這么大的對(duì)撞機(jī)？
陳國明：LHC位于瑞士與法國交界處，加速器軌道總長27公里，投資30.68億瑞士法郎，設(shè)計(jì)能量達(dá)14萬億電子伏（14TeV）。LHC設(shè)有4個(gè)對(duì)撞點(diǎn)——ATLAS、ALICE、CMS和LHCb，均有中國資金和學(xué)者的參與。其中兩個(gè)主要實(shí)驗(yàn)ATLAS（超環(huán)面儀器）和CMS（緊湊繆子線圈）的目標(biāo)，就是尋找希格斯粒子和其他新的物理現(xiàn)象。