首页 > 科学 > 科学探索

“上帝粒子”背后故事:实验造价高达90亿美元

“上帝粒子”背后故事:实验造价高达90亿美元

2012-07-09 15:39:28

来源:

  7月4日,全球大部分的粒子科学家则聚集在澳大利亚墨尔本,准备第二天召开的国际高能物理大会。

  此时,瑞士日内瓦的欧洲核子中心(CERN)异乎寻常地宣布,将公布某项研究结果。

  世界屏住呼吸,听完了全长两个多小时的报告,得到这样一个结果:“我们发现了一种新的玻色子,很可能是希格斯玻色子,但我们必须确认它是哪一种希格斯玻色子。”如雷的掌声爆发了,世界沸腾了!

  这句话意味着,在经历了四十多年的寻找后,世界上最难找的粒子将凸显原形。希格斯玻色子,俗称“上帝粒子”,这个陌生的词,却是我们理解宇宙起源最重要的一个密码,因为,它赋予其他物质以质量。有物理学家说,“这次发现就像哥伦布发现了新大陆。”

  标准模型的故事

  7月4日之后,欧洲核子中心的官方主页很自信地贴出一行大字:“希格斯玻色子触手可及,我们对宇宙的认识即将改变!”

  希格斯玻色子是何方神圣?它为何能左右我们对宇宙的认知?这个故事,要从40多年前的标准模型建立开始说起。

  上个世纪60年代,物理学家彼得·希格斯创建了“标准模型”理论,而另外3位物理学家,完善了这个理论。此后,标准模型成为认识物质世界的理论基础,其意义就像进化论之于生物学界。

  根据标准模型,宇宙诞生时,出现了62种粒子和四种力,这些粒子大部分转瞬即逝,只有质子、中子和电子才构成了今天的物质。

  其余61个粒子在半个世纪中被人们一一发现,它们都证实了标准模型。物理学家验证和纠正标准模型的过程,是产生诺贝尔奖的富矿,很多人都为此去了斯德哥尔摩。据统计,历届诺奖物理学奖至少有四分之一是和标准模型及夸克理论相关的。著名华人物理学家丁肇中,便凭此获得了诺贝尔物理学奖。

  但这个“美妙”的理论只剩最后一块拼图,这块拼图就是希格斯玻色子。由于这块拼图苦寻不至,人们把它称为“上帝诅咒的粒子”,久而久之,就简化成了“上帝粒子”。

  为了说明“上帝粒子”的重要性,希格斯创建了一个特别的概念“希格斯场”。希格斯认为,在宇宙大爆炸过程中,形成一种无形却到处存在的场,上帝粒子就存在于这个场内。当有些粒子与上帝粒子遭遇时,它们会降低速度,获得质量,而另一些粒子则会不受阻碍地继续前进。

  如果这个假设为真,那标准模型就可以得到彻底的验证,而如果不存在上帝粒子的话,这个“完美”的标准模型显然出了问题,理论学家需要重新书写整个理论。

  耗资90亿美元

  不过,这条验证之路走得颇为艰辛。自然界的“上帝粒子”是在宇宙诞生之初存在的,并不存在于今天的世界中,如果要寻找它,则必须人工还原宇宙大爆炸时的场景。

  这就是欧洲核子中心打造的世界最大实验项目——大型强子对撞机(LHC)的目的:人工模拟大爆炸,人为地创造“上帝粒子”。

  但是无论对于理论物理学家还是实验物理学家来说,压力都是存在的。

  压力最大的就是希格斯本人,整个实验的造价高达90亿美元,来自全球各国近1万名科学家,长达几十年的工作,都是为了证实或者证伪他所提出的理论。

  爱丁堡大学教授希格斯似乎将过去的岁月沉寂在隐士的生活中,虽然60年代时,年轻的他曾因“标准模型”获得国际声誉,但是,在过去的十年,人们对这个造价昂贵的对撞机到底能否找到“上帝粒子”的怀疑让他变得焦虑起来。

  在这个过程中,一些新的理论也逐渐出现,试图挑战标准模型的权威。有的理论学家甚至认为,“上帝粒子”可能实际上并不存在。

  • 相关阅读
  • 专访钱思进:发现"疑似上帝粒子"只是新开端

      欧洲核子研究中心4日宣布,科研人员通过分析大型强子对撞机取得的数据,发现了一种新粒子,具有标准模型预言的“上帝粒子”希格斯玻色子的若干特征。这在物理学界引起轰动。  新发现是否意味着数十...

    时间:07-06
  • 美科学家说发现疑似“上帝粒子”是重大成就

      欧洲核子研究中心4日宣布,该中心的两个强子对撞实验项目均发现了一种新的粒子,具有和科学家们多年来一直在寻找的希格斯玻色子相一致的特性。美国多名科学家赞扬了这一新发现,并表示这是无与伦比的成就。  ...

    时间:07-05
  • 上帝粒子疑现身:希格斯香槟庆祝 霍金输掉100美元

      欧洲核子研究中心4日宣布发现与希格斯玻色子特性一致的新粒子。提出相关理论的英国物理学家希格斯表示要让家人准备好香槟庆祝,而英国著名科学家霍金在表达祝贺之余,提到这让自己在一场打赌中输掉100美元。...

    时间:07-05
  • 印度学界有感“上帝粒子”新发现

      欧洲核研究组织4日宣布发现一种与“上帝粒子”希格斯玻色子相似的亚原子。这一消息,对于印度物理学界而言,有些自豪感,也有些挫折感。  “上帝粒子”希格斯玻色子的提出者是英国科学家...

    时间:07-05
  • “疑似”上帝粒子被发现或将解开物质质量来源之谜

      欧洲核子研究中心4日宣布,该中心的两个强子对撞实验项目——ATLAS和CMS均发现一种新的粒子,具有和科学家们多年以来一直寻找的希格斯玻色子相一致的特性。  ATLAS和CMS研究小组在...

    时间:07-05
  • “上帝粒子”追逐记临剧终

      一些美国物理学家说,“有力数据”显示,“上帝粒子”希格斯玻色子的确存在。  这些学者说,物理学界定新发现的标准非常严格,当前的数据难以作为证实希格斯玻色子存在的凭证。但他们相信...

    时间:07-04
  • 欧洲研究机构或将宣布已经发现“上帝粒子”

      据台湾“联合新闻网”2日报道,欧洲核子研究组织(CERN)4日将举行记者会,该组织邀请5位理论物理学家参加记者会,可能在会上宣布发现希格斯玻色子,也就是所谓的上帝粒子。  据报道,CERN将在记者会公...

    时间:07-02
  • “上帝粒子之年”已开启?

      这又是一个忽悠之年,还是真能成为物理学界的捧得圣杯的美好年份?  挟着疑似超光速粒子、疑似上帝粒子、疑似冷聚变实现等等的问号,“悬疑之年2011”跨过去了,问号被带到了2012。物理学界最受瞩目...

    时间:04-09
  • 英科学家发现“上帝粒子”迹象 系万物质量之源

    1964年,英国粒子物理学家彼得·希格斯写了两篇论文,投给著名学术期刊《物理评论快报》,然而该刊只接受了其中的第一篇,第二篇只有两页的论文被退了回来。...

    时间:03-28
  • 全力寻找“上帝粒子”

      美国与欧洲的物理研究中心正在寻找被物理界公认为物质质量之源的希格斯波色子,这个粒子存在与否关系着现有的宇宙理论是否站得住脚。欧美两家研究机构竞争激烈,力图在证明该粒子存在上,取得先机。  空中鸟瞰...

    时间:03-29
免责声明:本网对文中陈述、观点判断保持中立,不对所包含内容的准确性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保证。请读者仅作参考,并请自行承担全部责任。 本网站转载图片、文字之类版权申明,本网站无法鉴别所上传图片或文字的知识版权,如果侵犯,请及时通知我们,本网站将在第一时间及时删除。