中金在线消息,人类距离了解宇宙诞生之谜或迈进一大步。欧洲核子研究中心(CERN)昨日公布来自大型强子对撞器(LHC)的重要数据,显示“可能看到”有“上帝粒子”之称的希格斯玻色子(Higgs boson)。该理论解释粒子为何拥有质量,从而演化为我们身边的万事万物,如果这一粒子被确认,那将是100年来人类最伟大的发现之一。
“希格斯玻色子”理论由英国爱丁堡大学物理学家希格斯于1964年提出,玻色子是一种“次原子粒子”(subatomic particle),即比原子还小的粒子。希格斯认为,在137亿年前的大爆炸中,希格斯玻色子使物质得到质量(万有引力则将质量变成重量),使恒星和行星都得以诞生,最终孕育生命。
附粒子飞行使其获质量
如果没有质量,粒子只会以光速穿过宇宙,无法结合起来成为粒子。希格斯将此假定为宇宙间存在一片波浪场(即「希格斯场」),无数的希格斯玻色子减慢了粒子飞行,就像苍蝇被蜜糖附住一样,并使它们获得质量。希格斯的理论被视为了解宇宙的关键,希格斯玻色子又有「形成宇宙之砖」、「创造的天使」之称。但霍金等知名科学家都怀疑能否证实「上帝粒子」存在。
62基本粒子中唯一未发现
当代粒子物理学标准模型(Standard Model)理论预言有62种基本粒子存在,希格斯玻色子是唯一尚未被发现的粒子,它具有质量,而且是所有物质的质量之源。希格斯接受伦敦月刊《展望》(Prospect)访问时表示:「我很难想像,要是它不存在,理论(标准模型理论)怎么成立。」
CERN昨日表示,两个团队透过LHC看到希格斯玻色子的可能踪迹,但是数据肯定性未足以称之为「发现」,需要更多实验和分析。其中一个团队表示,探测到的讯息约为126「千兆电子伏特」(GeV)左右。CERN早前已表示,不会在今年公布发现了上帝粒子。
上帝粒子Q&A
希格斯玻色子是什么?
答:希格斯玻色子(又称上帝粒子)目前仅存在于理论物理学中。关于宇宙起源有一套完整理论我们可见的世界由原子和分子组成,而后者则由包括外来颗粒在内的粒子组成,这被称为「标准模型」。但该理论有明显漏洞,它未解释为何这些粒子都具有质量。希格斯机制在1964年由6位科学家提出,以填补这个漏洞。
为何质量如此重要?
答:质量用于量度万物含多少物质。如果没有质量,所有构成原子和基本粒子将以光速任意驰骋,宇宙就不可能成群。
科学家如何寻找希格斯玻色子?
答:讽刺的是,标准模型并没预测希格斯玻色子自身的质量。科学家用诸如大型强子对撞机(LHC)之类的粒子加速器,系统性地搜寻希格斯玻色子。
何时能得知已找到?
答:这是棘手的问题。希格斯应出现在特定范围的能源中,显示其存在于芸芸粒子中的信号,将作为数据中的凸点出现。但要确定凸点来自希格斯却十分困难。目前尚未有足够证据证明希格斯已被发现或排除。
我们如何知道希格斯存在?
答:严格而言,我们并不知道。这亦是为何LHC公告令人如此兴奋的原因。理论以最简单的形式预测了「标准模型希格斯」,这亦是目前探索的重点。但历史经验显示,源自理论的预测可能是错的,最简单希格斯粒子没出现,可能因它存在于其他能量中,衰变成不同的粒子,或可能根本不存在。
如果我们找不到怎么办?
答:大部分专业物理学家认为要找到和理论完全吻合的希格斯粒子几乎不可能。如LHC这样大规模项目,目标在于扩阔知识,确认其存在已教人兴奋。如果将来证实希格斯粒子确实不存在,那么标准模型的大部分甚至全部将要改写,这将彻底改变我们的宇宙观。