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确认希格斯玻色子将对物理学界產生六大深远影响

2013-03-23  baileej
 
 
 
大型强子对撞机进行的CMS试验,在发现疑似希格斯玻色子信号后科学家就开始确认其是否就是寻找中的“上帝粒子”

欧洲大型强子对撞机的科学家在发现疑似希格斯玻色子信号后就开展了相关验证工作,最近取得了突破性的发现。物理学家们在3月14日宣布,去年发现的疑似信号就是希格斯玻色子,长久以来科学家们一直认為该粒子在解释物质获取质量的机制中扮演著重要角色。发现希格斯玻色子的大型强子对撞机位于瑞士与日内瓦边界,有一条埋藏在地下长达27公里的环形加速通道。希格斯玻色子的发现是标准模型的最后一块拼图,物理学家认為确认了希格斯玻色子将对物理学界產生六大深远影响:

1.质量的起源之谜

科学家此前认為质量的起源之谜与希格斯玻色子有关,弥漫在宇宙中的希格斯场是假定中的量子场,基本粒子与希格斯场之间的相互作用时获得了质量。LHC对撞机ATLAS探测器试验物理学家吉马良斯达科斯塔认為如果没有这个机制,那么一切事物都是无质量的。希格斯玻色子的确认也证明了希格斯机制的正确性。

2.标准模型的最后一块拼图

标准模型在粒子物理学中占据了统治地位,根据其预言的粒子均已被发现,唯独希格斯玻色子还未被发现。ATLAS探测器研究员乔纳斯斯特兰德贝格认為LHC的发现结果将得到确认,我们现有的粒子物理理论是正确的。到目前為止,希格斯玻色子似乎与标准模型的预言相匹配,但是即便是标准模型,依然被认為是不完整的,比如其“遗漏”的暗物质这个重要的角色,而宇宙中暗物质占据了近98%,我们目前所看到的星系团等天体仅仅是极小一块可见的物质。

3.电弱作用力的证明实验前进了一大步

弱相互作用与电磁作用合并成电弱相互作用,两种作用力也被统一為电弱作用力,希格斯玻色子的发现有助于解释宇宙中的“根本力量”。在此之前,科学家通过欧核中心超级质子同步加速器(SPS)发现了W和Z玻色子,证实电弱相互作用的存在。如果引入希格斯场,那么两种玻色子就可以混合在希格斯场中而获得了质量。这就解释了W和Z玻色子為什么会有质量的疑问,此外还统一了电磁和弱相互作用,因此希格斯场将这两股主要的基本力“联合”了起来。

4.揭开宇宙中超对称之谜

费米子与玻色子之间的对称性一直以来是物理学家们研究对象,而希格斯玻色子的发现也对超对称理论產生了影响。超对称理论具有强大的吸引力,可以帮助统一其他自然力量,甚至还可以接纳暗物质粒子。但是,到目前為止,科学家们并没有发现任何跡象可暗示超对称粒子存在。

5.验证大型强子对撞机

大型强子对撞机是目前世界上最强大的粒子加速器,其造价达到100亿美元,隶属于欧洲核子研究中心,在此之前,它的主要目标之一就是寻找希格斯玻色子。科学家认為粒子加速器有助于我们在量子水平上认為质量的来源,来自世界各地的大学和实验室的物理学家们已经工作了数十年,同时也验证了科学家彼得·希格斯等在1964年首次提出的希格斯机制的正确。

6.希格斯玻色子的发现意味著宇宙末日吗?

希格斯玻色子的发现打开了新的计算方法,有研究人员称宇宙将在数十亿年后面临一场大灾难。希格斯玻色子的质量是时空计算方法的一个重要组成部分,伊利诺伊州费米国家加速器实验室理论物理学家约瑟夫·莱肯认為根据这计算结果,可以预见在未来数十亿年后宇宙将面临一场大灾难。这可能是我们所处的宇宙本质上就是不稳定的。

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