北京時(shí)間10月8日晚，在原定時(shí)間被推遲一小時(shí)之后，2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)最終公布：來自比利時(shí)布魯塞爾自由大學(xué)的弗朗索瓦·恩格勒和英國愛丁堡大學(xué)的彼得·希格斯共同因?qū)ο８袼共Ｉ拥难芯慷@獎(jiǎng)。官方獲獎(jiǎng)理由這樣說道：“在理論上發(fā)現(xiàn)了有助于我們理解亞原子粒子質(zhì)量起源的機(jī)制，而且經(jīng)由它所預(yù)言的、最近已經(jīng)被CERN大型強(qiáng)子對撞機(jī)的ATLAS和CMS發(fā)現(xiàn)的基本粒子而得到了證實(shí)。”
2012年7月4日，歐洲核子中心宣布發(fā)現(xiàn)希格斯粒子的會議現(xiàn)場，F(xiàn)ran?ois Englert和Peter Higgs首次見面 圖片來源：歐洲核子中心（CERN）
宇宙在誕生時(shí)可能是對稱的，而看不見的希格斯場的對稱性則可以被比喻成一只被置于一個(gè)圓形碗內(nèi)的一個(gè)圓球來描述。但大爆炸僅僅10-11秒之后，希格斯粒子便偏離了對稱中心，抵達(dá)其最低能態(tài)，從而打破了這種對稱性
這是LHC設(shè)備中ATLAS探測器得到了一幅圖像，圖中4條紅線可能是μ子，它們可能是短壽命并瞬間衰變消失的希格斯粒子產(chǎn)生的
希格斯粒子在產(chǎn)生之后幾乎瞬間就會衰變成兩個(gè)光子，它們留下的路徑（圖中綠色），可以在這張來自CMS探測器的圖像中觀察到 圖像來源：CERN,
盡管希格斯粒子的發(fā)現(xiàn)最終填補(bǔ)了標(biāo)準(zhǔn)模型中缺失的最后一環(huán)，但標(biāo)準(zhǔn)模型本身卻并非揭開宇宙終極奧秘的最終一環(huán)
希格斯玻色子是賦予其他所有粒子質(zhì)量的粒子，因此被稱作“上帝粒子”。早在1964年，恩格勒、希格斯以及另外一位現(xiàn)已過世的物理學(xué)家一起提出了量子場方程，而希格斯還明確預(yù)言了希格斯場的存在。盡管這一理論在很長一段時(shí)間內(nèi)都沒有得到證實(shí)，但物理學(xué)界普遍都會用這種方法來證明亞原子粒子的質(zhì)量。
之所以當(dāng)時(shí)希格斯會提出這樣的觀點(diǎn)，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)沒有人可以解釋為什么有些亞原子的粒子質(zhì)量很大，有些質(zhì)量卻很小甚至沒有質(zhì)量。希格斯所設(shè)想的希格斯場能夠與亞原子粒子相互作用，從而賦予它們質(zhì)量。質(zhì)量大的粒子與希格斯場相互作用多，而零質(zhì)量的粒子則壓根不與之發(fā)生相互作用。
費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的粒子物理學(xué)家Don Lincoln在一個(gè)科普視頻中拿游泳者和水作比喻。水就好比希格斯場，一只玲瓏輕巧的流線型梭魚與水的相互作用小，因此可以在水中自由自在地游動(dòng)。梭魚就好比是質(zhì)量很輕的粒子。與之相對照的是他的好朋友艾迪，熱愛吃甜甜圈的家伙，他就只能在水中緩慢移動(dòng)。艾迪就好比是質(zhì)量重的粒子，他與水的相互作用就多得多。
亞原子粒子中質(zhì)量最輕的是電子，質(zhì)量最重的當(dāng)屬頂夸克。它的質(zhì)量甚至和黃金的原子差不多，大約是電子的35萬倍。但是這里必須強(qiáng)調(diào)的是，頂夸克之所以具有更大的質(zhì)量不是因?yàn)樗捏w積大，因?yàn)樗⒉槐入娮哟蟆?shí)際上，科學(xué)證明頂夸克和電子的體積是幾乎相同的，都是零。于是，頂夸克之所以質(zhì)量更大，就只是因?yàn)樗c希格斯場的相互作用更多。如果說希格斯場并不存在，也就是說希格斯的假設(shè)并不成立，那么這些粒子的質(zhì)量也就都是零了。
如今，人們并不太常用希格斯場這個(gè)概念，而是希格斯玻色子。簡單來說，希格斯玻色子是希格斯場的組成單元。繼續(xù)拿水作比喻，水是一種連續(xù)的介質(zhì)，當(dāng)中并無孔洞。而水都是由水分子組成的，即H2O——同理，希格斯場也就都是由希格斯玻色子組成。
直到最近，希格斯玻色子才被先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器證實(shí)存在。于是諾貝爾獎(jiǎng)終于實(shí)至名歸。據(jù)官方推特稱，希格斯本人在得知這一消息之后“非常開心，但手頭還有許多重大問題有待研究”。他的假設(shè)在時(shí)隔近半個(gè)世紀(jì)之后終于得到了科學(xué)界最高級別的肯定。
推薦閱讀
俄羅斯一家網(wǎng)站7日發(fā)布美國中央情報(bào)局前雇員、“棱鏡”情報(bào)監(jiān)視項(xiàng)目曝>>>詳細(xì)閱讀
本文標(biāo)題：“上帝粒子”：遲到的肯定
地址：http://www.tjyalang.cn/a/05/20131009/289817.html
網(wǎng)友點(diǎn)評
精彩導(dǎo)讀
科技快報(bào)
品牌展示