1. 首頁 > 生活百科 > >

上帝粒子現形記：質量來源之謎或將解開

知識百科粒子

7月4日，全世界的目光都投向了位于日內瓦的歐洲核子研究中心(CERN) 。

上帝粒子現形記：質量來源之謎或將解開

文章插圖
7月6日 ， 英國物理學家希格斯出席新聞發布會 。新華社發
在當天下午舉行的發布會上 ， 大型強子對撞機(LHC)兩個探測器的主管分別宣布，他們找到了一種新的亞原子粒子，這種粒子很可能就是物理學家們苦苦尋找了近半個世紀，被科學界稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子 。
這是一場激動人心的發布會 。歐洲核子研究中心CMS團隊發言人喬·因坎德拉將他們的發現描述為“在過去30甚至40年間最大的新發現之一” 。
這可能意味著，標準模型理論中所預言的62種基本粒子已經全部找到，標準模型完成了最后一塊的拼圖 。
48年前，英國科學家皮特·希格斯預言了希格斯玻色子的存在，如今的他已經83歲高齡 。當結果宣布時 ， 他流下了激動的淚水，并表示：“這真的是我生命中最不可思議的奇跡 。”在發布會現場，英國物理學會主席彼得·奈特說，此次LHC的成就與發現DNA和登陸月球相當 。
在接受南方日報采訪人員采訪時，研究粒子物理的中山大學副教授張宏浩表示 ， “粒子物理界好久沒有發現新粒子了，之前做的實驗一直是在排除希格斯粒子不存在的區間，而這一次是真正的發現 。”
上帝粒子現形記：質量來源之謎或將解開

文章插圖
歐洲核子研究中心的科學家在大型強子對撞機控制中心討論 。新華社發
基本粒子質量之源
若沒有希格斯粒子，其他基本粒子就會仍以光速運行，宇宙將仍然是一鍋沸騰的基本粒子湯，不能組成物質 ， 生命無從談起
希格斯粒子究竟是什么？為什么找到它如此重要？
早在2000多年前，人類便開始追問，我們所生活的世界是怎樣形成的？從德謨克利特的“原子說”到如今被科學家普遍接受的標準模型理論，從樸素的形而上學概念到標準模型所預言的粒子陸續被證實，人類似乎越來越接近這一問題的答案 。
在標準模型里，宇宙由62種不可再分的基本粒子構成 ， 通過強力、弱力及電磁力這三種基本作用力組合成各種復合粒子，進而構成物質世界 。
基本粒子可以分為兩大類：自旋為半整數的費米子(fermion)和自旋為整數的玻色子(boson) 。費米子是構成物質“實體”的粒子，也稱之為物質粒子，而玻色子則傳遞基本相互作用 ， 也可稱為載力粒子 。
然而在標準模型建立過程中，有一個問題卻一直困擾著科學家：按照標準模型理論，基本粒子并沒有質量，但實驗結果卻又清楚表明，除了光子以外的基本粒子都是有質量的 。
1964年 ， 希格斯等人提出了“希格斯機制”的概念，在理論上解決了這個問題 。希格斯們認為宇宙間遍布“希格斯場”，基本粒子在與希格斯場的相互作用下獲得了質量，而形成希格斯場的就是一種新的粒子，被命名為希格斯粒子 。
根據對希格斯粒子性質的預言，希格斯粒子的自旋為零 ， 是一種玻色子 ， 所以又把希格斯粒子稱為希格斯玻色子 。
希格斯理論提出，在宇宙誕生的最初，并沒有希格斯粒子的存在 ， 其他的各種基本粒子都如光子一般，以光速橫沖直撞 。宇宙誕生十幾秒后，希格斯粒子誕生，形成了“希格斯場” 。除了光子 ， 其他的基本粒子與希格斯粒子發生碰撞后，就如同輕巧的棉花吸飽了水分一般，獲得了質量，而速度就慢下來了 。