美科研人員稱已十分接近上帝粒子 找到質量之源

2020-12-03 搜狐網

  3月7日,美國科研人員宣布,經過「窮盡」數據分析,他們已接近證實物質的「質量之源」,即希格斯玻色子的存在。

  快報快訪

  今年秋天

  應該能找到「上帝粒子」

  希格斯等三位科學家

  可能獲得今年諾貝爾物理學獎

  李淼是中國科學院理論物理研究所研究員,是目前對「上帝粒子」最關注也最有研究的中國科學家之一,目前在美國做學術訪問。今天凌晨他在接受本報記者採訪時說,希格斯玻色子確實很難找到,一方面,它不帶電,不參加電磁相互作用;另一方面,它又很重,估計為質子質量的125倍,這也意味著要做質子碰撞實驗,質子的速度要非常高。

  李淼相信,隨著歐洲和美國的進一步實驗,希格斯玻色子會在今年秋天被找到。在這點上,李淼非常樂觀。如果真的找到「上帝粒子」,那麼當初提出這一設想的希格斯教授,以及另兩位北歐科學家(恩格列特教授和布萊特教授)很有可能會獲得今年的諾貝爾物理學獎。

  它為什麼叫「上帝粒子」?

  物質有質量(我們俗稱的分量),這是眾所周知的事實。問題是,物質為什麼有質量?

  這個問題牽扯到粒子物理學。科學家認為,自然界中物體之間的相互作用可劃分為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。

  為此,科學家建立起被稱為「標準模型」的粒子物理學理論,該理論把基本粒子分成3大類:夸克、輕子和玻色子。但這個標準模型有個缺陷:無法解釋物質質量的來源。

  為了修補這一理論的缺陷,1964年,英國愛丁堡大學物理學家希格斯提出「希格斯場」的存在,並進而預言希格斯玻色子的存在。這位物理學家認為,玻色子是一種「亞原子粒子」,即比原子還小的粒子。在137億年前的宇宙大爆炸中,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,就像蒼蠅被蜜糖粘住一樣,並因此獲得質量(如果沒有質量,粒子只會以光速穿過宇宙,無法結合起來)。有了這個開始,才有後來恆星和行星的誕生,最終孕育生命。所以,希格斯玻色子又被稱為「上帝粒子」。

  之後,所有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。

  我們快找到了

  3月7日,美國研究粒子物理學的費米實驗室發布消息說,對希格斯玻色子實驗數據分析取得進展,距找到希格斯玻色子可能已「路途不遠」。

  為找到希格斯玻色子,費米實驗室啟動了加速環總長為6.3公裡的正負質子對撞機。通過對質子束和反質子束對撞結果的數據分析,費米實驗室說,粒子質量範圍是115至135吉電子伏特(註:吉電子伏特是衡量亞原子粒子的能量單位)。

  費米實驗室主任皮埃爾·奧多內說,他聽聞進展,「激動」。實驗室高能物理部副主任吉姆·西格裡斯特告訴法新社記者:「尋找希格斯玻色子的這場遊戲正接近尾聲。」

  「這(分析進展)是正負質子對撞機實驗的一個重要裡程碑。」西格裡斯特說。

  探尋「上帝粒子」的徵途上,費米實驗室並非唯一行者。先前,歐洲核子研究中心公布實驗數據顯示,希格斯玻色子質量範圍為115至127吉電子伏特。物理學家格雷戈裡奧·貝爾納迪評價兩家研究機構不同數據說,就像從不同角度對一個公園裡的孩子拍照,「一張照片照下的孩子特徵,在另一張照片上可能被樹遮擋,沒有拍到……需要結合兩張照片的角度,還原真實場景。」

  最終結論還要再等幾個月

  可惜的是,就兩家機構現階段所獲「線索」,科研人員還無法下結論,證實「上帝粒子」的存在。

  費米實驗室物理學家羅塞爾說:「遺憾,這些線索還不夠,不能得出結論希格斯玻色子存在。」他說,費米實驗室可用數據已不多,「我們已窮盡大部分數據……我們將再做一些實驗,爭取在6月得出最終結論。」

  實驗室發言人德米特裡·德尼索夫說:「還有許多工作要做,科學界才可以肯定,希格斯玻色子存在。」

  「依據這些令人激動的線索,我們正儘快改進分析方法,榨乾(費米實驗室)正負質子對撞機所有數據,」德尼索夫說。 (綜合新華社報導)

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