50年前預言成真 “上帝粒子”疑現身

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7月4日,歐洲核子研究中心主任霍伊爾(左)與CMS研究小組發言人喬·因坎代拉在歐洲核子研究中心的發佈會上交談。 新華社發。

被稱作“上帝粒子的物理學基本粒子希格斯玻色子日前“疑似現身。當地時間7月2日,美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室宣佈,最新數據“強烈表明希格斯玻色子的存在,不過這些數據只是接近證明它的存在。有專家稱,如果真能找到其存在的直接證據,有關發現將獲得諾貝爾獎。

歐洲核子研究中心也於7月4日宣佈發現與希格斯玻色子特性一致的新粒子。提出相關理論的英國物理學家希格斯表示要讓家人準備好香檳慶祝。

希格斯玻色子是英國愛丁堡大學教授彼得•希格斯在上世紀60年代的理論研究中預言存在的粒子,它在物理學中地位非常重要。歐洲核子研究中心的大型強子對撞機運行後,近年來不斷有相關結果浮現,改變了過去多年來科學界苦苦追尋希格斯玻色子而難覓其蹤影的局面。

希格斯本人當天在日內瓦出席相關研討會,今年已經83歲的希格斯說:“這些結果浮現的速度讓我震驚和喜悅……我沒想到自己能在有生之年看到這一切的發生。

神秘“上帝粒子究竟為何物

經過長期研究和探索,科學家們建立起被稱為“標準模型的粒子物理學理論,它把基本粒子分成3大類:夸克、輕子與玻色子。“標準模型預言了62種基本粒子的存在,希格斯玻色子是最後一種未被證明存在的基本粒子,由於它難以尋覓又極為重要,因此也被稱為“上帝粒子。

英國科學家彼得•希格斯提出了希格斯場的存在,並進而預言了希格斯玻色子的存在。假設出的希格斯玻色子是物質的品質之源,是電子和夸克等形成品質的基礎。其他粒子在希格斯玻色子構成的“海洋中游弋,受其作用而產生慣性,最終才有了品質。爾後所有的粒子在除引力外的另3種力的框架中相互作用,統一於“標準模型之下,構築成大千世界。

由於希格斯玻色子是最後一種未被發現的基本粒子,對完善粒子物理學理論“大廈有重要意義。一旦它被證偽,“標準模型理論“大廈將傾。科學界相信它的存在並認為發現它只是時間問題。

近年來希格斯玻色子研究進展

長期以來,各國物理學家們一直在尋找“上帝粒子的道路上孜孜以求, 試圖借助高能加速器和大型強子對撞機揭開它的“面紗,。

2008年9月,經過十幾年的建造,歐洲核子研究中心大型強子對撞機正式啟動。通過質子束流對撞,大型強子對撞機可望創造出與宇宙大爆炸之後萬億分之一秒時狀態類似的條件,為科學家研究宇宙起源和尋找新粒子提供強有力支持。

2011年12月,歐洲核子研究中心宣佈,從強子對撞機的數據中發現了希格斯玻色子存在的跡象。英國研究人員在分析歐洲大型強子對撞機的實驗數據時,發現了名為Chi-b(3P)的新粒子存在的證據,這有助於完善基礎物理理論體系和繼續尋找希格斯玻色子。

除擁有大型強子對撞機的歐洲核子研究中心外,美國的費米國家加速器實驗室也在不斷接近“上帝粒子。

2011年7月,費米實驗室的物理學家報告說,他們已大幅縮小了希格斯玻色子的搜尋範圍。他們利用實驗室的正反質子對撞機模擬宇宙大爆炸狀態,分析撞擊中產生的數千億粒子。經過分析,他們成功將隱藏的希格斯玻色子品質範圍確定在110至155吉電子伏特之間。

今年7月2日及4日,美國費米實驗室和歐洲歐洲核子研究中心先後宣佈發現能夠證明希格斯玻色子存在的證據。不過科學家同時表示,完全證實還需要更堅實證據。