1964年,比利时理论学家罗伯特·布绕特(已故)和弗朗索瓦·恩格勒特首先提出了量子场方程。同年,英国物理学家彼得·希格斯提出了同样的方程,并且指出这个场中的涟漪会表现为一种新的粒子——希格斯玻色子。而随后另一组研究者将这些概念整合成了一种更为现实的理论。这个被假定为一种遍布于宇宙的量子场,后来称为希格斯场。[详细]
自然界中物体之间的相互作用力可以划分为4种,即引力(重力)、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。爱因斯坦的相对论解决了重力问题之后,理论物理学家开始尝试建立统一的模型,以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子。上世纪60年代,物理学家们构造了一个标准模型,来描述所有这些基本粒子及各种力出现的机制。标准模型中引入了英国物理学家希格斯提出的一种机制:空间中充满着希格斯粒子,物质本身无所谓质量,质量是物质与希格斯粒子的相互作用。
该模型把基本粒子分为夸克、轻子和玻色子3大类,预言了62种基本粒子的存在若该粒子出现,物质质量起源之谜也将会揭开;若该粒子不存在,理论上只能要求所有粒子无一例外地必须完全没有质量,这无疑与现行的实验观察相矛盾。令人震惊之处就是:物理学家们若要重新评估该论述,其意义可不只是一条理论的修改,而是一场颠覆。
于是希格斯玻色子,成了整个亚原子界最闻名遐迩却最令人迷惑的小东西,长期以来其踪迹占据着整个粒子物理学界的研究中心。它的标准含义是“粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子”,它的身份描述两个字就可以:神秘——用今天的话来说,叫不明觉厉。
鉴于该粒子恼人的特性,1988年诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼在一本科普著作中将其称为“该死的粒子”(Goddamn particle)。后来出版商觉得不妥,于是简化为“God particle”,就是今天著名的说法:“上帝粒子。” [详细]
希格斯玻色子其实无法直接观测到,但可以通过观测到某种粒子衰变之后产生的光子等其他粒子,反推这些光子会不会是大型强子对撞机中粒子碰撞产生的希格斯玻色子衰变出来的。而西格玛作为统计术语用来表示标准偏差,在粒子物理学领域,拥有5西格玛水平的确定性(其在统计学上为“真”的比率是99.999%)才能算一项真正意义上的物理发现。
因而针对此次结果,欧核中心主任霍伊尔在媒体发布会上将其称之为一次“发现”,并将其描述为“发现了一种和希格斯玻色子的性质非常相符合的粒子”。他认为这是人们“理解自然的一个里程碑”,并补充道,以一个外行人的角度来说,他们已经发现它(希格斯玻色子)了;但从一个内行的角度来说,尚需要更多的数据。
而今一年多时间过去,有人依然对新粒子持怀疑及否定态度;有人开始操心起物理学的未来命运。但在CERN那边,支持这种亚原子粒子存在的证据仍不断增加中。 CERN的物理学家们已分析了铺天盖地的信息,数据总量是发现那时的2.5倍。今年3月,团队已对外宣布,新粒子至少有两点“希格斯特征”:一是自旋为零;二是处于低能正宇称态。其数据中不符合期望的值,不久后被判断为不具有影响整体结果的意义,其他的表现都恰如预期,让人越看越觉得,“它”就是一直所企盼的结果。 [详细]
希格斯玻色子被认为是整个标准模型的基石。在它被预言之前,标准模型有一个致命缺陷——它所演绎出的世界里没有质量。直到1964年,英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在,并假设希格斯玻色子是物质的质量之源,标准模型才得以自圆其说。正因为其重要性,希格斯玻色子又被称作“上帝粒子”。
据希格斯的理论,希格斯玻色子是其他粒子形成质量的基础。它们在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。尔后所有的粒子在除引力外的另3种力的框架中相互作用,统一于“标准模型”之下,构筑成大千世界。[详细]
进一步讲,希格斯玻色子的发现将有助于解释恒星、行星和人类存在的原因,因此被认为将是现代物理学最重大的发现之一。
但即便找到希格斯粒子也不能解决所有问题。原有的标准模型本来就有一些缺陷,比如无法解释暗物质以及太阳中微子振荡。倘若真的找到了希格斯粒子,证明标准模型是多么的完美,人们还是要为那些无法解释的问题困惑不已而“标准模型”并非是惟一的理论体系,早有科学家另行提出了“超对称理论”、“弦理论”等等。它们同样期待通过大型强子对撞机的实验找到有利于自己的证据。 [详细]
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