希格斯粒子.docVIP

上帝粒子害霍金赌输100美元？ 本报记者 陈倩儿 《 中国青年报 》（ 2011年12月21日 ? 11 版） ????CMS探测器捕抓的一次质子团对撞瞬间的复原图 ???大名鼎鼎的理论物理学家斯蒂芬·霍金要输了！ ????3年前，他押下100美元的赌注，打赌人类永远也不可能发现希格斯粒子——这种有着“上帝粒子”之称的神秘粒子，被认为是宇宙中所有基本粒子的质量之源。 ????2011年12月13日，欧洲核子研究中心召开研讨会宣布，目前世界上“最强大的超级显微镜”——大型强子对撞机寻找希格斯粒子时出现“重要进展”。ATLAS和CMS这两个独立的研究组均在相似的能区附近观察到很可能是这一粒子衰变之后留下的痕迹。 ????“这预示着一种发现的可能性。”ATLAS实验项目中国组负责人金山对中国青年报记者说。CMS实验项目中国组物理分析负责人陈国明持有相同的观点，同时强调这亦可能只是一次“统计涨落”。在寻找希格斯粒子的道路上，这两位来自中国科学院高能物理研究所的研究员已经花了超过10年的时间。 ????尽管科学家措辞谨慎，但实验结果依然令人激动不已。法新社评论说，这一发现的重要意义丝毫不亚于爱因斯坦首次系统地阐释量子物理学。如果最终证明希格斯粒子只是一种幻想，科学家将不得不回到原点重写粒子物理学课本。 ????“某种程度上，它的重要性堪比创造了一切的上帝。”陈国明解释说，“在宇宙大爆炸之初，希格斯粒子赋予基本粒子质量，使得物质得以形成、凝聚、演化，最终形成了星系，也形成了我们。” ????打赌上帝粒子不存在，这就像批评了已经去世的戴安娜王妃 ????在宇宙大爆炸发生137亿年之后，为了捕获希格斯粒子，人类齐集了最尖端的科学技术，尝试还原当时爆炸的一瞬间。 ????在横跨法国和瑞士边境的大地之下，大型强子对撞机占据着一条长27公里的圆形隧道。这个空旷的地下世界相当于4个梵蒂冈，如果你要走完全程，要花上整整4个小时。 ????自2010年3月正式启动以来，这条隧道每秒钟都迎来千万次爆炸。在一条环形加速管道中，方向相反，各具有3.5?TeV（兆兆电子伏特）能量的质子团在4个对撞点不断碰撞。 ????陈国明介绍说，几百电子伏特的X光就足以把人类“穿透”，兆兆级别的能量会使质子在对撞时完全被打碎，无数粒子瞬间喷发，仿佛一次“宇宙小爆炸”。 ????每一个对撞点上都架起了上万吨重的粒子探测器，它们犹如平躺着的硕大无比的啤酒桶，将对撞点严实地包裹起来，并承载不同的实验功能。其中，名为CMS和ATLAS的两个探测器的主要使命就是探索可能出现的希格斯粒子的信号。 ????爆炸的瞬间，各种参数通过计算机网格系统先传到位于日内瓦的欧洲核子研究中心的零级计算机，随即送达分布在5个地区的一级计算机站点和上百个二级计算机站点，最终抵达三级计算机系统。这个庞大的网络网罗了全世界几十万台计算机。 ????在电脑屏幕前守候的，是来自全球80多个国家的科学家，其中，参与CMS和ATLAS研究组的学者就各有3000多名。 ????如此庞大的阵容，只是为了寻找一个小得几乎不占任何空间的粒子。这一切，还得先从40多年前一个名为斯蒂芬·温伯格的物理学家所提出的“标准模型”说起。 ????1967年，温伯格发表论文，指出一切物体都是由轻子和夸克这两大类基本而不可再分的粒子构成的，并尝试将自然界中除引力以外的三种相互作用力——电磁相互作用力、强相互作用力和弱相互作用力统一起来。 ????用英国曼彻斯特大学理论物理学家杰夫·佛尔莎的话说，标准模型就像它的名字一样雄心勃勃，意味着“我们肉眼可见的一切，无论多么复杂而多元，都是由一小撮基本的粒子，根据同样简单的规律相互作用而构建起来的”。 ????“一开始，根本没人相信这个。”中国科学院理论物理研究所研究员李淼对中国青年报记者说，有关标准模型的论文发表后，3年内皆无任何引用，直到上世纪70年代初期，其预言的“中性流”首次被实验证实，模型才为学界重视。 ????随后的20多年里，这个模型经受了各种挑战，终于在1979年斩获诺贝尔奖。直到今天，它所预言的61种基本粒子已有60种被成功发现，剩下的一个，便是希格斯粒子。但这个漏网之鱼，恰恰是“标准模型”这幢摩天大楼的根基所在。 ????“这个模型是用规范对称性建立的，根据这个对称性，有些基本粒子本身不能有质量，否则整个模型就不能统一。”中国科学院理论物理研究所所长王贻芳对中国青年报记者说，为了解决基本粒子质量从哪儿来的问题，标准模型引入由苏格兰物理学家彼特·希格斯所提出的“希格斯机制”——在宇宙诞生之初，希格斯粒子所产生的场与基本粒子互相作用，从而赋予它们质量。 ????在佛尔莎看来，希格斯粒子“拯救了世界”，让人类得以理解“为什么宇宙既是由有质量的粒子组成的，同时又美妙地保持着对称”。与佛