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    上帝粒子?該死的粒子!

    上帝粒子?該死的粒子!

    2013-10-12 11:21:59

    來源:

      略作修改后,希格斯把它投給了《物理快報(bào)》的競爭對手、美國的《物理評論快報(bào)》。論文被送到“識貨”的南部一郎(2008年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主)手中,請他做同行評議。南部要求希格斯評論一下他的論文與比利時(shí)物理學(xué)家R.布勞特與弗朗索瓦·恩格勒特剛剛在同一期刊發(fā)表的論文之間的關(guān)系,解釋其理論的物理學(xué)意義。

      希格斯此前從未聽說過布勞特與恩格勒特針對同一問題所做的工作,于是他聽從建議,在自己只有兩頁半篇幅的論文中加了一則注腳,表示注意到了他們的論文;又在正文中添加了最后一段,對“標(biāo)量玻色子和矢量玻色子的不完全重態(tài)”的可能性表示了關(guān)注,并相當(dāng)隱晦地提到了存在另一個(gè)有質(zhì)量且自旋為零的玻色子的可能性,即存在希格斯場的量子粒子的可能性。這種能吸引其他粒子進(jìn)而產(chǎn)生質(zhì)量的粒子,就是著名的希格斯玻色子。根據(jù)希格斯模型,基本粒子是跟一種看不見的、無所不在的場發(fā)生相互作用而獲得了質(zhì)量。

      到了20世紀(jì)70年代,通過對多種粒子的研究,物質(zhì)的所有性質(zhì)原則上都可以用一種相對簡單并更有條理的理論來解釋,即把現(xiàn)實(shí)中的一切歸結(jié)為大約12種粒子和4種作用力。這種數(shù)學(xué)上自洽的理論被稱為“標(biāo)準(zhǔn)模型”。它將那些組成天地萬物的所有基本微粒系統(tǒng)地分門別類,形成了一張簡單的列表,并闡明了微粒之間相互作用的規(guī)律。“標(biāo)準(zhǔn)模型”預(yù)言了62種基本粒子的存在,其中61種粒子相繼被實(shí)驗(yàn)所證實(shí),只有希格斯玻色子難覓蹤影。

      到底是什么東西在阻礙呢?

      萊德曼在《上帝粒子》中“咬牙切齒”地寫道:“宇宙中有一個(gè)無所不在的幽靈一樣的大壞蛋,正在阻止我們理解物質(zhì)的真正本質(zhì),阻止我們獲得終極的知識。”這個(gè)障礙叫希格斯場。它陰冷的觸角伸向宇宙的各個(gè)角落,而它的科學(xué)和哲學(xué)意義讓物理學(xué)家起了一身雞皮疙瘩。希格斯場通過希格斯玻色子來施展它的邪惡的魔力。

      這種粒子對于我們最終理解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)舉足輕重;而同時(shí)又是那樣難以琢磨,萊德曼給它取了一個(gè)綽號:上帝粒子(God Particle)。他原來取的名字是“該死的粒子”( Goddanmn Particle):“考慮到它那‘惡毒’的本性,再加上花在它身上的巨額資金,我認(rèn)為這個(gè)名字可能更加合適。”但出版商變通一下,就成了“上帝粒子”。

      尋找希格斯玻色子正是建造超級對撞機(jī)的主要原因之一。物理學(xué)家需要希格斯玻色子來解釋一個(gè)對普通人來說不是問題的問題:萬物皆有質(zhì)量。

      2012年7月4日,位于日內(nèi)瓦的歐洲核子中心舉行發(fā)布會,宣布科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了希格斯粒子的存在。恩格勒特與希格斯也應(yīng)邀出席了這個(gè)發(fā)布會(他們是第一次見面,布勞特已于2011年去世)。2013年10月8日,瑞典皇家科學(xué)院宣布,本年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)由恩格勒特與希格斯共同分享。

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