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上帝粒子?该死的粒子!

上帝粒子?该死的粒子!

2013-10-12 11:21:59

  略作修改后,希格斯把它投给了《物理快报》的竞争对手、美国的《物理评论快报》。论文被送到“识货”的南部一郎(2008年诺贝尔物理学奖得主)手中,请他做同行评议。南部要求希格斯评论一下他的论文与比利时物理学家R.布劳特与弗朗索瓦·恩格勒特刚刚在同一期刊发表的论文之间的关系,解释其理论的物理学意义。

  希格斯此前从未听说过布劳特与恩格勒特针对同一问题所做的工作,于是他听从建议,在自己只有两页半篇幅的论文中加了一则注脚,表示注意到了他们的论文;又在正文中添加了最后一段,对“标量玻色子和矢量玻色子的不完全重态”的可能性表示了关注,并相当隐晦地提到了存在另一个有质量且自旋为零的玻色子的可能性,即存在希格斯场的量子粒子的可能性。这种能吸引其他粒子进而产生质量的粒子,就是著名的希格斯玻色子。根据希格斯模型,基本粒子是跟一种看不见的、无所不在的场发生相互作用而获得了质量。

  到了20世纪70年代,通过对多种粒子的研究,物质的所有性质原则上都可以用一种相对简单并更有条理的理论来解释,即把现实中的一切归结为大约12种粒子和4种作用力。这种数学上自洽的理论被称为“标准模型”。它将那些组成天地万物的所有基本微粒系统地分门别类,形成了一张简单的列表,并阐明了微粒之间相互作用的规律。“标准模型”预言了62种基本粒子的存在,其中61种粒子相继被实验所证实,只有希格斯玻色子难觅踪影。

  到底是什么东西在阻碍呢?

  莱德曼在《上帝粒子》中“咬牙切齿”地写道:“宇宙中有一个无所不在的幽灵一样的大坏蛋,正在阻止我们理解物质的真正本质,阻止我们获得终极的知识。”这个障碍叫希格斯场。它阴冷的触角伸向宇宙的各个角落,而它的科学和哲学意义让物理学家起了一身鸡皮疙瘩。希格斯场通过希格斯玻色子来施展它的邪恶的魔力。

  这种粒子对于我们最终理解物质的结构举足轻重;而同时又是那样难以琢磨,莱德曼给它取了一个绰号:上帝粒子(God Particle)。他原来取的名字是“该死的粒子”( Goddanmn Particle):“考虑到它那‘恶毒’的本性,再加上花在它身上的巨额资金,我认为这个名字可能更加合适。”但出版商变通一下,就成了“上帝粒子”。

  寻找希格斯玻色子正是建造超级对撞机的主要原因之一。物理学家需要希格斯玻色子来解释一个对普通人来说不是问题的问题:万物皆有质量。

  2012年7月4日,位于日内瓦的欧洲核子中心举行发布会,宣布科学家发现了希格斯粒子的存在。恩格勒特与希格斯也应邀出席了这个发布会(他们是第一次见面,布劳特已于2011年去世)。2013年10月8日,瑞典皇家科学院宣布,本年度的诺贝尔物理学奖由恩格勒特与希格斯共同分享。

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