「上帝粒子」现身 99.9999％确定 解宇宙之谜

「上帝粒子」现身 99.9999％确定 解宇宙之谜

被喻为「上帝粒子」、是一切物质质量之源的希格斯玻色子（Higgs Boson），在科学家追寻近半世纪后终于现身！欧洲核子研究组织（CERN）昨宣布，发现一种微细粒子，其「性质与希格斯玻色子一致」，简单来说就是已找到希格斯玻色子，CERN形容新发现是「了解宇宙的新里程」。

1964年提出希格斯玻色子理论、如今已83岁的英国物理学家希格斯（Peter Higgs）昨亲临CERN见证这历史时刻。他说﹕「我从来没有想过这会在我有生之年发生，（我）会请家人雪一些香槟（庆祝）。」与他分开发表有关理论的79岁比利时物理学家恩勒特（Francois Englert）亦激动得眼泛泪光。

质量之源 现代物理学关键

覓到宇宙質量失落的拼圖
上帝粒子現蹤影

2011年12月14日 

CERN希望透过模拟宇宙大爆炸后一刻，
大量粒子互相撞击，可找到希格斯玻色子存在证据。
数据图片

科学家一直都想了解物质的质量从何而来，以及为何一些物质如光线不含质量。直到希格斯提出理论，假设有一种神秘粒子（也就是希格斯玻色子）赋予万物质量、令各式粒子能够凝聚起来，现代粒子物理学的「标准模型」理论，才得以自圆其说。根据希格斯的理论，一些粒子遇上希格斯玻色子，结果就慢下来并得到质量，但像光一类粒子则没有。

不过希格斯玻色子却是「标准模型」62种基本粒子中，唯一仍未发现的。由于它难以寻觅又极为重要，因此被称作上帝粒子。追寻上帝粒子由去年起渐入高潮，CERN运用全球最大的强子对撞机（LHC），进行无数次的质子与质子高速对撞，模拟宇宙大爆炸瞬间的状况，终发现希格斯玻色子存在的蛛丝马迹。

香港大学物理系的潘振声博士向本报解释，粒子物理学领域以统计学的标准误差（sigma）概念，去计算实验的准确度，一般来说大于5个sigma（误差少于350万分之一）才算是发现。去年底，CERN的科学家就公布，希格斯玻色子质量介乎115至130GeV/c2（衡量粒子质量单位）之间的可能性，有2.4个sigma，意即准确度达98%，但仍未达到5个sigma的科学认证水平。

直至昨天，CERN两组独立研究队ATLAS和CMS公布实验结果，指希格斯玻色子质量在125至126GeV/c2（相当于光子质量逾130倍）的可能性，达到4.9至5个sigma。5个sigma意即实验出错机会小于350万分之一（即准确度达99.99998％）。即使只以4.9个sigma而论，这数字意味，实验搞错的机会率只有0.00006％。

意义如60年代登月计划

有科学家将今次发现，与1960年代的阿波罗登月计划相提并论。根据学术性的讲法，科学家只是找到与希格斯玻色子「性质一致」的新粒子，要确定「新粒子」就是希格斯玻色子，还需要更多实验数据，但CERN秘书长霍尔（Rolf Heuer）直言：「作为普通人，我会说已经找到（希格斯玻色子）。」根据「标准模型」预测，希格斯玻色子只能在短时间内保持完整，之后会衰变为不同粒子。专家会透过更多强子对撞机实验，研究这些变化是否符合「标准模型」中的希格斯玻色子假设。

霍金输百美元赌注 希格斯诺奖在望

对于CERN发现希格斯玻色子，英国著名物理学家霍金昨形容，这是一个重大成就，「希格斯应获诺贝尔」，「但这有点可惜，因为物理学的大突破，往往来自一些给我们带来意想不到结果的实验。但无论如何，我似乎赌输了100美元」。

上帝粒子论文曾遭退货

霍金2008年曾押注100美元，跟人打赌欧洲强子对撞器（LHC）找不到希格斯玻色子，还说「如果没发现它，会更令人兴奋，那就表示（现有物理学理论）某些地方出了错，必须重新思考」。霍金这番话惹来希格斯不悦，反批霍金研究「做得不够好」，「他把粒子物理学的理论与重力学扯在一起，没有任何一位理论学派粒子物理学家会认为这是正确的。」

1964年7月16日，希格斯在爱丁堡大学的图书馆，阅读一篇与他的观点完全不同的文章，一种想法「开始产生」。几天后，他回到办公室，关于粒子如何获得质量的理论，已在脑中成形。之后两周，他开始撰写两篇有关希格斯玻色子的论文，它们后来成了现代粒子物理学的基础，但讽刺的是，当年他的论文，却被设在CERN的《欧洲物理学快报》编辑退回，经修改过后，才获美国《物理评论通讯》采用。

霍金时空派对实验 无「未来人类」赴会

英国著名物理学家霍金为验证时空旅行的可能性，早前举办专门招待穿越时空旅行者的派对，但最终无人赴宴，他认为这证明了时空旅行不可能。

证时空旅行不可能

霍金的派对定于2009年6月28日在牛津大学举行。他特意在派对过后才发出邀请函，上面列明派对的举行时间、地点甚至坐标等数据，邀请能穿越时空的未来人类回到过去，出席派对。然而在派对当日，尽管有一室美酒佳肴，但由始至终只得霍金一人孤伶伶地呆等，没有任何时空旅人现身。

霍金指出，人类每日都在时间洪流中前进，虽然广义相对论认为时空能够扭曲，理论上重返过去是可能的，但返回的过程可能造成大量辐射爆发，令飞船甚至时空本身被摧毁，这次派对实验显示，时间旅行实际上并不可能。有人推测，这可能是因为时空旅行根本不可能，或人类只能往前旅行不能返回过去，或是时空旅行只限于时光机已发明之后的时间，甚至只是人类始终未能掌握时空旅行的方法。

霍金时空旅人派对实况：youtu.be/elah3i_WiFI

争寻「上帝」 欧捷足先登挫美

质量是物体中含有多少物质的度量，如果没有质量，构成现有物体的基本粒子，都将以光速移动，宇宙间的物质就不能凝聚起来。这就是科学家一直希望印证希格斯玻色子存在的原因。寻找希格斯玻色子的唯一方法，就是运用大型强子对撞机，把两个质子束加速到接近光速，相互对撞，从而撞出只有在极高能量状态下才能产生的基本粒子。拥有这种强大仪器，目前就只有欧洲和美国。

质子接近光速对撞

欧美在寻找「上帝粒子」的竞赛中，一直希望抢先对手，在实验中达到5个sigma的「发现」级准确度。在CERN公布结果前夕，美国能源部属下的费米国家加速器实验室亦宣布，他们的最新数据「强烈表明」希格斯玻色子的存在，但仍未达到5个sigma的级数。

粒子物理学领域，美国与欧洲一直互有领先，竞争如此激烈，皆因这关乎美国和欧洲的科学权威，若美国科学家抢先发现希格斯玻色子，将会为其近代科学领域取得的主要成就，画上完美句号。若被欧洲捷足先登，将被视为对美国的一次打击。CERN在1980年代准备筹建大型强子对撞机（LHC）时，就把证实「上帝粒子」存在视为奋斗目标，在LHC在2010年启用前，美国费米的Tevatron一直是全球最强大的对撞机，惟最后始终败在欧方手上。

（明报综合报道）