本報實習記者範典實習生黃世貴
2013年10月8日北京時間18:45分,瑞典皇家科學院宣布將2013年諾貝爾物理學獎授予比利時物理學家弗朗索瓦·恩格勒特和英國物理學家彼得·希格斯。本報第一時間採訪南開大學物理學院廖益教授和中山大學物理科學與工程技術學院副教授張宏浩,為大家解讀兩位獲獎者這一歷史性的貢獻。
瀟湘晨報:能否請您給讀者用通俗的語言簡單解釋一下,什麼是希格斯玻色子?
廖益:希格斯玻色子是以物理學家希格斯命名的一個粒子,電中性,質量大約相當於130個質子的質量。在粒子物理的基本理論中,它有兩個相關聯的作用。其一,它使得弱相互作用和電磁相互作用表現出完全不同的性質,前者是短程力,後者是長程力,這被稱為希格斯機制;其二,通過所謂的湯川耦合,它使得所有物質粒子(比如電子)獲得質量。一句話,在目前的基本理論中,它是所有粒子的質量起源。
張宏浩:希格斯機制和希格斯玻色子除了可以解釋矢量玻色子具有質量,還可以解釋夸克、輕子等基本粒子具有質量,有了它,質子、電子、原子、分子、人、地球、太陽、各種天體等自然界萬物才能具有質量,我們才能得以存在。
瀟湘晨報:這一發現的價值有多大?將給哪些領域提供支持,對哪些科研領域有促進作用?
張宏浩:這一發現意味著粒子物理的標準模型進一步得到驗證,表明到目前為止人類對基本粒子及其相互作用的理解是相當成功的。然而,標準模型並不是完美的,希格斯玻色子的存在也意味著在更高能量處很可能存在新的物理機制,否則會導致一系列的理論問題。對新物理機制的探索是未來高能物理研究的重要方向。因此,希格斯玻色子的存在不僅支持了現有的粒子物理學知識,同時也會促進高能粒子物理學的未來發展。
值得指出的是,核子、原子核、分子這些複合粒子的質量也不完全來自希格斯玻色子,也有一部分來自於結合能。但多數人相信,希格斯玻色子對於它們的質量具有最主要的貢獻。
瀟湘晨報:這一研究進展對現實生活意味著什麼,將來會給人們的生活帶來哪些改變?
張宏浩:到目前為止,這一研究進展只是滿足了人類對自然探索的好奇心,對現實生活的影響還比較小。希格斯玻色子在能量極高時才能被產生出來。然而,與現實生活相關的物理學所涉及的能量都很低。由於希格斯玻色子的存在基本上不會改變這些低能量的物理過程,可能這一研究進展還不會給人們的生活帶來較大的變化。
但是,正如在上一個問題所回答的那樣,科學技術的研究永無止境,常常有意料之外的驚喜,誰也說不準在未來希格斯玻色子可能具有潛在的應用價值。