被稱為上帝粒子的希格斯玻色子,到底有多「玄」?

2020-12-05 外星人科技君

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。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發,它通過自相互作用而獲得質量。

自然界中物體之間的相互作用,可以劃分為4種力:引力 ( 重力 )、電磁力、強相互作用、弱相互作用。在愛因斯坦相對論解決了重力問題後,人們開始嘗試建立統一的模型,以期解釋通過後3種力相互作用的所有粒子。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。標準模型的缺陷,就是該模型無法解釋物質質量的來源。

為了修補上述理論的缺陷,英國科學家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質量之源,是電子和夸克等形成質量的基礎。

其他粒子在希格斯玻色子構成的場中,受其作用而產生慣性,最終才有了質量。之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。標準模型預言了62種基本粒子的存在,這些粒子基本都已被實驗所證實,而希格斯玻色子是最後一種未被發現的基本粒子。

歐洲核子研究中心2003年開始興建的歐洲大型強子對撞機位於法國和瑞士邊境地區地下100米深、約27公裡長的環形隧道中,耗資總計約20億美元,於2008年9月10日正式開始運行。它將憑藉能使單束粒子流能量達到7萬億電子伏特而成為世界上能級最高的對撞機。科學家普遍期望在這一對撞機的幫助下,能夠發現希格斯玻色子。不過希格斯認為,迄今已運行多年的美國費米實驗室的萬億電子伏特加速器可能已經獲得了希格斯玻色子存在的數據。

中研院物理所研究員表示,LHC開始運作時,每年會產生十五petabyes,等於一千五百萬GB的數驗數據,輕易塞滿一百萬張DVD,要依賴「網格電腦」傳送到全世界的電腦中心,中研院並成立了亞洲唯一的Tier 1電腦中心。

美國作家丹布朗小說「天使與魔鬼」以CERN為背景,其中的研究人員發現了反物質,可以用做毀滅性的武器;今年初也有人認為LHC可能製造出黑洞,導致世界末日。

相關焦點

  • 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。我們通常認為由於希格斯玻色子賦予了傳遞短程力的玻色子(弱力和強力的傳播子)以質量,所以才構成了原子核的穩定。這種重要意義不亞於上帝創世。所以我們應該將希格斯玻色子命名為「上帝粒子」來彰顯其重要性。但事實遠非如此,上帝粒子最早起源於已故科普作家—萊昂·萊德曼在1993年出版的科普著作《上帝粒子》的書名。
  • 希格斯玻色子為什麼被稱為上帝粒子?讓我們來了解一下上帝粒子
    本期我們來聊一聊希格斯玻色子。希格斯玻色子為什麼被稱為「上帝粒子」呢?這就要從它的起源說起了,希格斯玻色子是英國物理學家彼得·希格斯於1964年提出的。其實彼得·希格斯並不喜歡「上帝粒子」這個名字。希格斯玻色子被稱為「上帝粒子「是諾貝爾物理學獎獲得者利昂·萊德曼無意中為希格斯玻色子起的。雖然科學家們不喜歡這個名字(因為這個名字帶有很濃厚的宗教色彩),但這個名字卻廣為流傳,人們一提起希格斯玻色子就會想到「上帝粒子」這個詞。
  • 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。
  • 被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子,有什麼神奇之處?
    上帝粒子真正的專業名詞叫希格斯玻色子。對物理學家來講,這是不必要的誇張。彼得 希格斯(Peter Higgs)—因其在亞原子粒子質量方面的研究而獲得諾貝爾獎——將其稱為「物理學最基本的粒子」。不管是不是上帝粒子,這一發現都是開創性的,也許是我們短暫歷史上最重大的發現之一。
  • 趣說上帝粒子--希格斯玻色子
    戴夫:嗯...不是『傻大個』,我們發現的是玻色子(boson),甚至可能是希格斯玻色子 (Higgs boson)。史蒂文:那是什麼?戴夫:是一種粒子。史蒂文:你們不是一直在發現粒子麼?戴夫:話是這麼說,但這次的發現可能足以表示希格斯場是真實存在的!史蒂文:場?什麼場?戴夫:希格斯場!
  • 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。
  • 神話般的「上帝粒子」:希格斯玻色子的預測與發現
    希格斯玻色子,這個幾乎是神話般的實體,讓粒子物理學成為了全球關注的焦點。那麼這種粒子到底有什麼特別之處呢?它是我們觀察到的第一個也是唯一一個基本標量粒子。今天,我們把這種優雅的描述稱為粒子物理學的標準模型。標準模型基於自然界對稱性的概念,即它們所描述的物理特性在某些變化下保持不變,比如空間旋轉變換。利用這個概念,物理學家可以為電磁力和弱核力提供一套統一的方程,這樣統一起來的力被稱為電弱力。但是這些對稱性卻帶來了一個明顯的問題:這些對稱性解釋了電弱力,但是為了保持這種對稱性,它們禁止攜帶電弱力的粒子有質量。
  • 希格斯玻色子到底蘊藏著什麼秘密?希格斯玻色子是宇宙摧毀者嗎
    不過很快夸克開始相互凝聚起來,此時產生的就是希格斯玻色子,因為科學家在研究中發現,其實希格斯玻色子是宇宙萬物產生的基礎,所以我們也其為上帝粒子,因為希格斯玻色子產生的凝聚力,逐漸將物質形成。希格斯玻色子是宇宙的摧毀者的說法,其實來源於一種科學的研究預測,因為實際上頂夸克的質量現在科學家已經有了初步的認識,同時能夠給出一個具體的數字,因此在頂夸克質量之下希格斯玻色子肯定存在一個場,玻色場的產生會帶來一種穩定的與否的問題。科學家認為希格斯玻色子是宇宙形成的基石。
  • 再次發現神秘粒子?科學家:這種粒子出現威脅到希格斯玻色子存在
    趣味探索訊 2012年,當被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子首次被發現時,眾多科學家激動不已。甚至有人編制出一個關於「上帝粒子末日」的理論,該理論認為一個上帝粒子波動能在空間形成一個真空泡泡,它不斷地在空間擴散,從而摧毀整個宇宙生命。
  • 如何向孩子解釋上帝粒子、質量之源——希格斯玻色子?
    孩子:什麼是希格斯玻色子?偉大的科學家們已經發現了很多種基本粒子,確切地說有62種。這62種基本粒子中的一種叫做希格斯玻色子,它是物質質量之源,也叫上帝粒子。」孩子:是不是說基本粒子是最小的東西,它們組成原子。其中之一是希格斯玻色子?」大人:「是的!」
  • 最新發現:上帝粒子也會衰變,希格斯玻色子會衰變為μ子對!
    本文參加百家號科學#了不起的基礎科學#系列徵文上帝粒子-希格斯玻色子還能讓我們大吃一驚嗎?自2012年發現以來,歐洲核子研究中心ATLAS和CMS合作一直在積極研究這一最新、最神秘的粒子物理學標準模型附加特性。
  • 上帝粒子也會衰變!最新發現:希格斯玻色子,會衰變為μ子對!
    上帝粒子-希格斯玻色子還能讓我們大吃一驚嗎?自2012年發現以來,歐洲核子研究中心ATLAS和CMS合作一直在積極研究這一最新、最神秘的粒子物理學標準模型附加特性。在標準模型中,布倫-恩格勒-希格斯預測希格斯玻色子將與物質粒子(夸克和輕子,稱為費米子)相互作用,其強度與粒子的質量成正比,還預測希格斯玻色子將與力載體粒子(W和Z玻色子)相互作用,其強度與粒子質量的平方成正比,因此,通過測量希格斯玻色子的衰變和產生速率。
  • 美科學家或發現新粒子 將帶來嶄新物質世界-希格斯玻色子,上帝粒子...
    科技日報據美國物理學家組織網報導,研究人員對來自美國能源部費米實驗室粒子加速器的數據分析後認為,可能發現了一種新的基本粒子,也可能是一種新的自然力。但研究人員表示,這一結果還需進一步分析以驗證是否屬實。本次實驗研究是通過質子和反質子對撞以探索宇宙原理系列實驗的一部分。儘管還有很多疑問,研究人員認為它並非「上帝粒子」或「希格斯玻色子」。
  • 希格斯玻色子究竟是什麼?
    粒子物理學通常很難與政治和名人八卦競爭新聞頭條,但希格斯玻色子已經引起了廣泛的關注。這正是2012年7月4日發生的事情,當時歐洲核子研究中心的科學家宣布,他們發現了一種粒子,它的行為方式與他們預期的希格斯玻色子的行為方式一致。
  • 上帝粒子突破!一個更大的希格斯玻色子可能解開數不清的秘密
    我們所知道的生命的秘密可能很快就會被揭示,因為科學家們開始尋找一個巨大的上帝粒子。2012年,大型強子對撞機發現了希格斯玻色子,即上帝粒子。但是專家們已經開始尋找一種更大更重的上帝粒子,它可能會解開我們宇宙中未知的秘密。
  • 強子對撞機抓住「上帝」的秘密 科學家成功觀測到希格斯玻色子的最...
    昨天,歐洲大型強子對撞機項目的超環面儀器實驗(ATLAS)和CMS團隊共同宣布,他們觀測到了「上帝粒子」希格斯玻色子在衰變時轉變為底夸克的過程。他們預測,這是希格斯玻色子衰變最常見的方式。由於背景噪音與這種微妙的信號非常接近,希格斯玻色子還未能分離出來,不過,這也是在理解希格斯粒子和基本粒子質量獲得過程上,邁出的一大步。
  • 希格斯玻色子:看不見的能量場,賦予你質量
    現在你已經聽說了希格斯玻色子粒子這一發現了,也知道了全世界的科學家都對此超級激動。但希格斯玻色子是什麼東西?這是否意味著我們終於可以坐上空中飛車,可以實現遠程瞬移啦? 問:希格斯玻色子究竟是什麼呢?希格斯玻色子就是一種基本粒子。
  • 還記得上帝粒子嗎?希格斯玻色子之謎又有新線索啦!
    早在2012年歐洲核子研究中心的ATLAS和CMS實驗發現了希格斯玻色子,但它與其他粒子的耦合仍然是個謎。幸運的是,大型強子對撞機為測量希格斯玻色子耦合提供了許多窗口。產生希格斯玻色子的主要方式有四種:通過兩個膠子粒子的融合(膠子融合,或ggF),通過弱矢量玻色子(VBF)的融合,或與W或Z玻色子(VH)或一個或多個頂夸克(ttH+tH)的結合。希格斯玻色子可以衰變的主要通道有五個:光子對、W或Z玻色子、tau輕子或b夸克,新研究發現於2019年5月7日公布。
  • 希格斯玻色子讓萬物擁有質量
    希格斯玻色子讓萬物擁有質量 青島全搜索電子報   2013.10.09 星期三     標準粒子模型理論中共預言了62種基本粒子的存在,希格斯玻色子正是該理論依賴的基石。作為物質的質量之源,希格斯玻色子連接著粒子獲得質量的領域。
  • 邢志忠:我與希格斯玻色子
    【連結】  《希格斯——「上帝粒子」的發明與發現》一書的譯者為中科院高能物理研究所的著名粒子物理學家邢志忠研究員,他對希格斯粒子的前世今生熟悉有加,2011年就曾在科學網上貼出題為「圍追堵截希格斯之戰已進入生死關頭」的博文。早在今年5月下旬,他就預測,如果一切都不出人們所料的話,恩格勒和希格斯榮獲今年的諾貝爾物理學獎已經不是懸念。