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希格斯玻色子:粒子物理学中的“上帝”

 成为亨特 2012-07-04

有科学家说,如果真能找到希格斯玻色子存在的直接证据,有关发现将获得诺贝尔奖。那么,这个被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子到底是什么,寻找它究竟意义何在?

要解释希格斯玻色子,首先要从粒子物理学的标准模型说起。

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,这就是标准模型。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。随着实验物理学家把加速器越造越大,标准模型预言的未知粒子全都在实验中现身,只有最重要的希格斯玻色子仍然“在逃”。

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”。

根据希格斯的理论,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。

由于希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子,对完善粒子物理学理论“大厦”有重要意义。一旦它被证伪,“标准模型”理论“大厦将倾”。

长期以来,物理学家一直试图揭开希格斯玻色子的“面纱”。大型强子对撞机(LHC),正是物理学家为寻找“上帝粒子”所作的最新尝试。

据说在LHC启动前,霍金曾押过100美元赌注,赌“上帝粒子”无法找到。不过,霍金的话未必靠谱。他曾经跟物理学家基普·索恩“豪赌”过3回——第一回,赌天鹅座 X-1 双星是否包含黑洞;第二回,赌宇宙中有没有裸奇点;第三回,赌的则是黑洞会不会彻底抹杀信息。霍金的最终战绩是0胜3负,几乎与球王贝利预测世界杯冠军的战绩不相上下!

如今,接连的新发现,很可能让霍金再输一场。

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