希格斯粒子與標準模型的最後疑問

2021-01-15 初中化學大師

希格斯粒子假如被發現了,粒子的標準模型達到圓滿成功,那麼依然有更多的疑問:

第一,發現希格斯粒子,只是穩固了既有理論體系的基礎,證明了標準模型理論的可靠性。可是粒子標準模型依然是不完整的,而在標準模型的基礎上,科學家尋求最終的大一統的物理理論,還有很長的路要走。這是因為物理學標準模型本身也並非解釋物質世界一切奧秘的「終極理論」。儘管標準模型解釋了電磁力和強核力之類的基本作用力,但由於引力的作用實在太過微弱,到目前為止,一切試圖將引力統一到標準模型內的努力都失敗了。

第二,在一個暗能量、暗物質、物質的混合宇宙裡,很顯然物質世界並不佔據宇宙創生的主導。假如真的存在希格斯粒子場機制,很顯然希格斯粒子場機制比萬有引力,更具有統治性、普遍性,那麼萬有引力地位如何定義?但是,即便科學家找到了「上帝粒子」也並不意味著宇宙物理獲得了最終解釋。因為標準模型只能解釋4%的宇宙,宇宙裡的暗物質與暗能量分別佔有剩餘的23%和73%,這些暗物質、暗能量仍然得不到解釋。對於暗能量、中微子質量、物質與反物質不平行等領域,標準模型無能為力。這些將涉及更高層面、更高維度、更高能量的統一理論,甚至弦理論。

第三,希格斯粒子的性質問題:在希格斯機制中,希格斯粒子漫布整個宇宙,無所不在。那麼希格斯是一種還是多種,希格斯粒子之間是如何作用的,宇宙空間中希格斯粒子組成的希格斯場符合希格斯整體量子糾纏行為嗎?如果宇宙中所有的希格斯粒子性質一樣,那麼就有可能存在整個宇宙希格斯粒子場的糾纏行為,在宇宙中整個希格斯粒子場是糾纏的。在宇宙中這是一個龐大的糾纏的粒子場群,它們不僅僅微觀影響及賦予基本粒子以質量,那麼在龐大的宇宙希格斯粒子場糾纏空間中,必然也會影響宇宙的狀態、結構、及其運轉,甚至影響到星系的形成及其運轉。

在一個多平行宇宙的宇宙海洋中,希格斯粒子場也同樣會無所不在,甚至作為暗能量的一種,推動萬物的運轉及其規律。一個龐大的希格斯糾纏場涉及到是否超越光速,從糾纏本身來講,希格斯粒子本身就可能屬於糾纏傳遞粒子,其速度完全可以遠遠超越光速,一秒之內跨越整個宇宙。希格斯粒子其大小、結構、自身的質量結構、力的作用方式、方向等都還有疑問。同時希格斯粒子在物質粒子的內外表現是否相同,希格斯粒子場只在粒子內部表現嗎?如果在外部,那麼是如何作用的,強度如何?粒子內外的希格斯粒子場作用原理相同嗎?希格斯粒子的誕生機制,為什麼不同於其他粒子,光在希格斯粒子場中的傳播、作用及其影響。這些都意味著物理學的終極拷問,甚至無限的探究,完全可以創造出新的物理學理論。

相關焦點

  • 簡單搞懂標準模型,希格斯粒子是怎樣被發現的?
    關於標準模型中的粒子,最多的問題就是有關希格斯玻色子的,而希格斯玻色子更是被稱為上帝粒子,因為在當時希格斯粒子被認為是標準模型中缺失的一塊,如果沒有找到整個標準模型將會崩塌。我們就借題主的問題回答以下幾個問題:標準模型中的粒子都有哪些?有什麼作用?希格斯粒子是怎樣被發現的?標準模型目前還存在什麼問題?
  • 「標準模型」與「希格斯粒子」:從空中樓閣到微觀世界的理論基石
    因為,在物理學最頂端的分支——粒子物理學幾十年的發展過程中,逐漸成立了一整套理論框架,這個框架被稱為粒子物理學的標準模型。而這個框架下最底層的粒子幾乎都被發現了,希格斯粒子被認為是最後一個最底層的粒子,所以也被人稱作是「標準模型的最後一塊拼圖」。
  • 被稱為上帝粒子的希格斯玻色子會給標準物理模型帶來什麼影響
    而這些物質還可以再分,組成這些質子中子電子的粒子,則是標準模型裡12種基本粒子。而粒子物理的標準模型可以說是近代史上最偉大的科學成就,可以這麼說,這比牛頓發現萬有引力,卡文迪許測出引力常量G的數值的作用還要大。有了這套理論,物理學家便可以用它們研究基本粒子。但是任何理論都不可能做到完美無誤,標準模型理論也是如此。
  • 「新物理學」在希格斯粒子發現中開啟?
    還在去年夏天的時候,科學家捕獲到了一種新的粒子,這種粒子的特性指向他們長期以來尋找的希格斯粒子,科學家們在興高採烈之際,希望很快地開啟一扇通往新物理學的大門,創新物理學的領域和途徑,就像如日中天的「玄理論」在物理學和宇宙學中的影響一樣,然而形成大爆炸之後宇宙物質來源的基本粒子還存在諸多的疑問,就在上一周,科學家這種希望的熱情遭受冷遇。
  • 物理實驗是檢驗希格斯粒子的唯一標準(一)
    星期四,來自歐洲核子研究中心(CERN)的科學家在義大利的莫芮昂迪召開了年度的會議,科學家在會議上確定了一個事實,即:到目前為止,新發現粒子的某些關鍵性能符合由粒子物理學的標準模型所定義的特性。例如:按照標準模型的定義,假設的希格斯粒子是沒有旋轉的,或者是自旋的;粒子奇偶性的一種測量,也就是判斷粒子鏡像行為的數值應當是正數。
  • 科學網—「上帝粒子」與標準模型
    這個屢試不爽的基本物理理論有一個很普通的名字:「標準模型」(Standard Model)。這個「標準模型」是基於楊振寧發現的規範場理論,加上所謂對稱自發破缺的Higgs(希格斯)機制。過去的幾十年中,圍繞這個標準模型,物理學家進行了難以計數的計算,而這些計算又都與實驗得到了幾乎完美的吻合。 根據目前的數據,Higgs粒子很可能是找到了。
  • 上帝粒子—希格斯玻色子
    上帝粒子希格斯玻色子,是一種沒有質量的粒子,是所有的粒子中最為著名的一個,也是最為重要的一個,並且這個粒子是所有的62個粒子中唯一一個沒有質量的粒子,是粒子物理學標準模型中自旋為零的玻色子。  在粒子物理高能粒子物理的微觀粒子中『玻色子是可以與費米子對稱耦合』形成可測量的『實粒子』,希格斯粒子是希格斯玻色子的『反粒子』希格斯場的場量子化激發產生希格斯實粒子,它通過自相互作用的介質而獲得質量。  希格斯玻色子是因物理學者彼得•希格斯命名,物理學家利昂•萊德曼無意中為希格斯玻色子起了「上帝粒子」這麼一個名字。
  • 十問「希格斯粒子」與「環形正負電子對撞機」
    希格斯粒子究竟是什麼?為什麼全球數千位科學家,花費數十億美元,堅持50年在尋找它?它被喻為粒子物理標準模型「最後的一塊拼圖」,可是為什麼當它終於被發現,科學家們卻說這是人類探索基本粒子的新開端?中國科學家為什麼想要建造下一代環形正負電子對撞機來「批量生產」它?為什麼這是我國高能物理研究,甚至國家發展的難得機遇?
  • 希格斯玻色子為什麼被稱為「上帝粒子」?
    希格斯玻色子源於上個世紀60年代的理論預言,在2012年,該粒子首次被歐洲核子研究組織通過強子對撞機尋找到,希格斯玻色子對標準模型的完善至關重要。而不得不引入的「希格斯波色子」卻將粒子物理學的美夢打破,所以科學家用「該死的粒子」調侃希格斯波色子。對希格斯玻色子的驗證果然沒出科學家的預料,這粒子太難以捉摸了。比如我們一開始尋找電子,只需要一個真空管和絕頂聰明的科學家就行。
  • 希格斯粒子賦予其他基本粒子質量有了證據
    世界最強大的粒子加速器——大型強子對撞機(LHC),其超環面儀器(ATLAS)實驗日前報告了可用來測試希格斯粒子機制的第一個證據,正是這一機制,讓希格斯粒子可以賦予其他基本粒子以質量。這一機制的出現,比希格斯粒子的產生本身更為罕見。此發現到目前為止與標準模型的預測一致,相關研究論文已被《物理評論快報》接受。   希格斯粒子被認為是其他粒子形成質量的基礎。
  • 基本粒子和相互作用的標準模型簡介
    而作為理論的簡介,論文並不是想做一個高能物理發展歷史的綜述,所以主要內容是討論怎麼理解現在已經成為高能物理理論基礎的粒子物理標準模型。論文做以下安排,第1部分介紹物質的基本組分;第2部分介紹基本相互作用;第3部分講解理解物質基元和相互作用的理論;第4部分講解標準模型的具體內容;最後我們給出總結以及標準模型所存在的問題。
  • 希格斯場論或隱藏五種以上的「上帝粒子」
    據國外媒體報導,位於日內瓦邊境的大型強子對撞機已經發現了希格斯玻色子的信號,但是其質量區間卻與宇宙的命運息息相關,最新的研究結果顯示,我們的宇宙可能將面臨死亡的命運。希格斯玻色子的發現事件是真實的,緊湊μ子線圈的數據顯示質量為125.3 GeV,超環面儀器(ATLAS)探測到的質量為126.0 GeV,面對這一結果,物理學家們十分謹慎地進行驗證其是否為希格斯玻色子。
  • 被稱為上帝粒子的希格斯玻色子,到底有多「玄」?
    希格斯玻色子(或稱希格斯粒子、希格斯子、上帝粒子)是粒子物理學標準模型預言的一種自旋為零的玻色子,至今尚未在實驗中觀察到。它也是標準模型中最後一種未被發現的粒子。英國物理學家希格斯提出了希格斯機制。在此機制中,希格斯場引起自發對稱性破缺,並將質量賦予規範傳播子和費米子。
  • 新發現的粒子會是希格斯粒子嗎?
    2012年,歐洲核子研究中心的科學家們發現了一種新粒子的存在,而這種粒子很有可能就是希格斯玻粒子(希格斯玻粒子的命名來自於物理學家彼得·希格斯)。這的確算得上是2012年最令科學界興奮的消息了。科學界普遍認為,基本粒子與亞原子粒子可以從希格斯場獲得質量,好比構成普通物質的夸克與輕子。希格斯玻色子是希格斯場的振動,就好像你扭動繩索時,繩索的上下擺動一樣。但是粒子們是如何從希格斯場獲得質量的呢?
  • 2013諾貝爾物理學獎深度解讀:「上帝粒子」希格斯粒子
    正是在那裡進行的質子對撞實驗,可能發現了傳說中的希格斯粒子。圖片來源:startswithabang.com尚未回答的問題標準模型是一個巨大的成功。然而,就算有了希格斯玻色子為它加冕,它也仍然是不完整的。引力在標準模型中明顯缺席,而且它也無法解釋暗物質——這種東西只能通過它的引力作用在天文觀測中被察覺到。
  • 2013諾貝爾物理獎:希格斯玻色子為什麼又叫上帝粒子?
    希格斯共享,他們提出了一種理論機制,該理論解釋了亞原子粒子的質量起源,最近,因為在歐洲核子中心大型對撞機上的ATLAS和CMS實驗中發現了它所預言的基本粒子,讓該理論獲得驗證。希格斯玻色子 (Higgs boson) 是粒子物理標準模型所預言的一種基本粒子。
  • 趣說上帝粒子--希格斯玻色子
    戴夫:所以我們認為這種『希格斯場』就在我們身邊,並且遍布整個宇宙。希格斯場的特殊之處就在於它為基本粒子提供質量。史蒂文:基本粒子又是什麼?電子是基本粒子,而中子和質子而是由另一種基本粒子夸克構成的。史蒂文:感覺像是俄羅斯套娃一樣,什麼時候是個頭兒啊?戴夫:說實話,我們也不知道。我們把現在所了解的概括成標準模型,標準模型中有兩種基本粒子--構成物質的費米子、傳遞作用力的玻色子。這些粒子可以按照一定的性質排序,比如它們的質量。我們可以得出它們的質量,卻不知道質量從何而來,也不知道它們為何會有質量。
  • 基本粒子和相互作用的標準模型|眾妙之門
    而作為理論的簡介,論文並不是想做一個高能物理發展歷史的綜述,所以主要內容是討論怎麼理解現在已經成為高能物理理論基礎的粒子物理標準模型。論文做以下安排,第1部分介紹物質的基本組分;第2部分介紹基本相互作用;第3部分講解理解物質基元和相互作用的理論;第4部分講解標準模型的具體內容;最後我們給出總結以及標準模型所存在的問題。
  • 科學家是怎麼確定希格斯粒子的?
    預測那說起希格斯玻色子,我們就要先給希格斯玻色子定一個位置,它在什麼理論當中,有什麼用處。這要從上世紀的物理學發展說起,當時科學家發現了很多粒子,林林總總加起來得有100多號。這時候,他們就想如何利用理論把這些粒子的關係搞清楚。那這個問題該如何去思考呢?
  • 2013諾貝爾物理學獎深度解讀:希格斯粒子,賦予其他所有粒子以質量
    果真如此的話,它的質量可能來自於它與自身的相互作用,而並非來自於它同希格斯場的相互作用。靈敏的地下實驗裝置正在尋找極其罕見的核衰變,那些衰變或許會告訴我們答案。大型強子對撞機中的質子-質子對撞,能夠產生出希格斯玻色子,但希格斯玻色子轉瞬就會衰變成其他粒子。通過分析衰變產物,科學家能夠反推出希格斯玻色子。