上帝粒子「惡毒」本性 原稱「該死的粒子」

2021-01-09 人民網

原標題:上帝粒子?該死的粒子!

這是LHC設備中ATLAS探測器得到的一幅圖像,圖中4條紅線可能是μ子,它們可能是短壽命並瞬間衰變消失的希格斯粒子產生

  當上帝巡視他所創造的世界時,他先是驚訝於它的美麗,接著又發現,這個世界實則也是令人厭煩的。於是,他進行了一番計算,然後高興地笑了。他使宇宙膨脹並冷卻下來。

  瞧,宇宙已經足夠涼爽,它的可靠而忠實的使者——希格斯場已經有了活力。在希格斯場的影響下,粒子開始從場中吸允能量,逐漸變大;同時,作用力和作用力的傳遞者也開始增多……

  上帝被深深地打動了,情不自禁地大笑起來。不過,很快地,他又強壓笑容,招來了希格斯,帶著責備的口吻說道:

  「你為什麼要破壞世界的對稱性?」

  希格斯被上帝語氣中流露出來的不滿嚇得膽戰心驚,他這樣辯解道:

  「哦,主啊,我並沒有破壞對稱性。我只不過是把它隱藏在能量消耗的圈套中。這樣做,我的確使世界變得複雜啦。」

  「誰能夠預見到,除了這一套枯燥沉鬱的相同物體之外,我們還能擁有核子、原子、分子、行星和恆星呢?」

  「誰能夠預言日落、海洋和那些由被閃電和熱激發的各種討厭的分子所組成的有機物呢?又有誰能想到進化,以及那些物理學家們在竭力探求,而由我在為您效勞時小心隱藏起來的東西呢?」

  上帝努力止住自己的笑容,原諒了希格斯,並提升了他。

  這番調侃,出自愛開玩笑的美國物理學家利昂·萊德曼的《上帝粒子》一書。他這番20年前的「預言」真是靠譜——「苦海」裡遨遊良久的希格斯終於獲得「提升」,摘下了諾貝爾獎的桂冠。而希格斯玻色子(希格斯粒子)的綽號——「上帝粒子」得以廣為流傳,恰恰緣自萊德曼的一句「詛咒」。

  說來話長。

  探尋物質最終要素是個老生常談的故事,科學家們為此付出了幾個世紀的努力。17世紀中葉,牛頓發現的萬有引力,可以解釋諸多看起來毫不相關的現象:潮汐、蘋果落地、行星運行和星系的形成。19世紀中後期,法拉第和麥克斯韋等人揭開了電磁波譜的秘密,電、磁、陽光、無線電波和x射線都被看作是同一種力的表現。在20世紀20年代,原子得到了解釋,從更基本的粒子的形式我們弄懂了原子核是什麼。1929年,勞倫斯建造了世界上第一臺粒子回旋加速器,打開了探索未知亞原子世界的大門……由此,我們一步步地形成了對天地萬物組成的基本認識。

  視線轉向1964年。這一年8月,時為英國愛丁堡大學數學物理講師的彼得·希格斯,寫了一篇論文投給歐洲的《物理快報》,但被編輯以不宜發表為由拒絕了。希格斯對此「憤憤不平」。次年希格斯到哈佛大學做報告,聽眾同樣對他的理論持懷疑態度。一位哈佛大學的物理學家後來承認,他們「一直期待著折磨一番這個自以為可以繞開戈德斯通定理的白痴」。

  略作修改後,希格斯把它投給了《物理快報》的競爭對手、美國的《物理評論快報》。論文被送到「識貨」的南部一郎(2008年諾貝爾物理學獎得主)手中,請他做同行評議。南部要求希格斯評論一下他的論文與比利時物理學家R.布勞特與弗朗索瓦·恩格勒特剛剛在同一期刊發表的論文之間的關係,解釋其理論的物理學意義。

  希格斯此前從未聽說過布勞特與恩格勒特針對同一問題所做的工作,於是他聽從建議,在自己只有兩頁半篇幅的論文中加了一則註腳,表示注意到了他們的論文;又在正文中添加了最後一段,對「標量玻色子和矢量玻色子的不完全重態」的可能性表示了關注,並相當隱晦地提到了存在另一個有質量且自旋為零的玻色子的可能性,即存在希格斯場的量子粒子的可能性。這種能吸引其他粒子進而產生質量的粒子,就是著名的希格斯玻色子。根據希格斯模型,基本粒子是跟一種看不見的、無所不在的場發生相互作用而獲得了質量。

  到了20世紀70年代,通過對多種粒子的研究,物質的所有性質原則上都可以用一種相對簡單並更有條理的理論來解釋,即把現實中的一切歸結為大約12種粒子和4種作用力。這種數學上自洽的理論被稱為「標準模型」。它將那些組成天地萬物的所有基本微粒系統地分門別類,形成了一張簡單的列表,並闡明了微粒之間相互作用的規律。「標準模型」預言了62種基本粒子的存在,其中61種粒子相繼被實驗所證實,只有希格斯玻色子難覓蹤影。

  到底是什麼東西在阻礙呢?

  萊德曼在《上帝粒子》中「咬牙切齒」地寫道:「宇宙中有一個無所不在的幽靈一樣的大壞蛋,正在阻止我們理解物質的真正本質,阻止我們獲得終極的知識。」這個障礙叫希格斯場。它陰冷的觸角伸向宇宙的各個角落,而它的科學和哲學意義讓物理學家起了一身雞皮疙瘩。希格斯場通過希格斯玻色子來施展它的邪惡的魔力。

  這種粒子對於我們最終理解物質的結構舉足輕重;而同時又是那樣難以琢磨,萊德曼給它取了一個綽號:上帝粒子(God Particle)。他原來取的名字是「該死的粒子」( Goddanmn Particle):「考慮到它那『惡毒』的本性,再加上花在它身上的巨額資金,我認為這個名字可能更加合適。」但出版商變通一下,就成了「上帝粒子」。

  尋找希格斯玻色子正是建造超級對撞機的主要原因之一。物理學家需要希格斯玻色子來解釋一個對普通人來說不是問題的問題:萬物皆有質量。

  2012年7月4日,位於日內瓦的歐洲核子中心舉行發布會,宣布科學家發現了希格斯粒子的存在。恩格勒特與希格斯也應邀出席了這個發布會(他們是第一次見面,布勞特已於2011年去世)。2013年10月8日,瑞典皇家科學院宣布,本年度的諾貝爾物理學獎由恩格勒特與希格斯共同分享。

相關焦點

  • ﹃上帝粒子﹄原名﹃該死的粒子﹄
    2013年諾貝爾物理學獎得主是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,兩人描述了粒子物理學的標準模型,其預測的基本粒子——希格斯玻色子,2012年被歐洲核子研究中心運行的大型強子對撞機通過實驗發現。希格斯玻色子為什麼綽號叫「上帝粒子」?
  • 「上帝粒子」原本叫「該死的粒子」
    ,全人類對宇宙終極規律的探索——上帝粒子,就這樣被推遲了二十年。《上帝粒子》一書從古希臘哲學家德謨克利特提出的「原子」概念出發,穿越歷史的長河,一直說到弱電統一場論,標準模型的建立,以及對理論中最後迷失的那個關鍵粒子——希格斯玻色子的追尋。他以詩意的筆觸,描述了從科學創生的那一刻開始,一代代物理學家所追求的那個共同夢想。
  • 該死的粒子,賦予萬物質量,然後才有輝煌世界
    而希格斯玻色子(希格斯粒子)的綽號——「上帝粒子」得以廣為流傳,恰恰緣自萊徳曼的一句「詛咒」。:上帝粒子( God Particle)。不過,菜德曼原來取的名字是「該死的粒子」( goddamn particle):「考慮到它那『惡毒』的本性,再加上花在它身上的巨額資金,我認為這個名字可能更加合適。」但出版商不幹,於是變通一下,就成了「上帝粒子」。尋找希格斯玻色子正是建造超級對撞機的主要原因之一。
  • 希格斯玻色子為什麼被稱為「上帝粒子」?
    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。作者之所以將希格斯玻色子稱為上帝粒子,是因為他認為玻色子在當今的物理學狀態中至關重要。
  • 「上帝粒子」帶來眾生狂歡
    其實,成功預言該粒子的英國物理學家彼得·希格斯並不喜歡「上帝粒子」(GodParticle)這個流行的暱稱,如果不是因為美國物理學家萊德曼的編輯,它可能被叫做「該死的粒子」(GoddamnParticle),但它的確讓「希格斯玻色子」這個對外行人高深莫測的名詞更加「親民」。
  • 上帝粒子的發現 上帝粒子對人類意味著什麼?
    &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp2016年5月1日,上帝粒子的發現,上帝粒子對人類意味著什麼?上帝粒子是在宇宙誕生的時候發現的,有研究所正在對上帝粒子進行研究,那上帝粒子對於人類而言到底意味著什麼呢?下面科技訊小編帶你看下上帝粒子的發現。
  • ...著「上帝粒子」之稱的神秘粒子,被認為是宇宙中所有基本粒子的...
    3年前,他押下100美元的賭注,打賭人類永遠也不可能發現希格斯粒子——這種有著「上帝粒子」之稱的神秘粒子,被認為是宇宙中所有基本粒子的質量之源。  2011年12月13日,歐洲核子研究中心召開研討會宣布,目前世界上「最強大的超級顯微鏡」——大型強子對撞機尋找希格斯粒子時出現「重要進展」。
  • 天使粒子浮出水面 那麼獲得諾貝爾獎的上帝粒子可以用兩個字來描述...
    量子粒子分為兩大類:費米子(如電子、質子)和玻色子(如光子、介子)。玻色子可以成為其自身的反粒子,而費米子擁有與自身完全不同的反粒子。2017年7月,由張首晟等4位華人科學家領銜的科研團隊找到了正反同體的「天使粒子」——馬約拉納費米子,震驚整個物理界,至於能否獲得諾貝爾獎還未蓋棺定論。那麼已經實打實獲諾貝爾獎的「上帝粒子」又是如何個神秘法呢?
  • ...上帝粒子」之稱的神秘粒子,被認為是宇宙中所有基本粒子的質量...
    3年前,他押下100美元的賭注,打賭人類永遠也不可能發現希格斯粒子——這種有著「上帝粒子」之稱的神秘粒子,被認為是宇宙中所有基本粒子的質量之源。  2011年12月13日,歐洲核子研究中心召開研討會宣布,目前世界上「最強大的超級顯微鏡」——大型強子對撞機尋找希格斯粒子時出現「重要進展」。
  • 「上帝粒子」找到了!
    位於瑞士與法國邊界的歐洲核子研究中心4日宣布,根據最新的初步研究成果,科學家們發現了一種新的粒子,但這種粒子的特性還有待進一步確定。 歐洲核子研究中心沒有明確證實新發現的粒子就是物理學界長期尋找的被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子。但是這一發現顯然對於粒子物理學的研究具有十分重要的意義。
  • 霍金:「上帝粒子」害我輸了100美元
    他曾自信地用這筆錢打賭被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子不可能被找到。可就在昨天,歐洲核研究組織宣布找到一種新亞原子粒子,與「上帝粒子」的特徵「一致」。霍金在得知消息之後接受英國廣播公司的採訪中稱讚了該發現的重要意義,並打趣地說:「這個發現可害我輸了100美元啊,哈哈!」
  • 上帝粒子奠基者流淚見證奇蹟 霍金稱應授其諾獎
    上帝粒子奠基者流淚見證奇蹟 霍金稱應授其諾獎 在世界科學界歡呼發現了「上帝粒子」時,也有媒體提醒,「飲水不忘挖井人」,作為希格斯玻色子的奠基者,英國物理學家彼得·希格斯不該被人遺忘。  英國《泰晤士報》5日說,歐洲核子研究中心的科學家這次發現的新型粒子,與希格斯玻色子理論所描述的粒子一致。希格斯玻色子,也就是人們常說的「上帝粒子」是一種亞原子粒子,理論上認為它是構成宇宙的最基本組成部件之一,是物質的質量之源。
  • 上帝粒子是什麼?
    上帝粒子是什麼?想解答這個問題,首先需要提及一個名詞——「粒子物理」。說起粒子物理,你會想到什麼呢?
  • 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。
  • 解讀諾貝爾物理學獎:眾望所歸的「上帝粒子」
    原標題:眾望所歸的「上帝粒子」 從去年7月歐洲核子研究中心(CERN)的大型強子對撞機(LHC)試驗宣布發現希格斯玻色子,到頒發2013年諾貝爾物理學獎,僅僅過去了一年多的時間。 而從1964年比利時科學家弗朗索瓦·恩格勒和英國理論物理學家彼得·希格斯等多名科學家提出該粒子的相關機制和理論至今,已過去近50年的時光。 10月8日,2013年度諾貝爾物理學獎塵埃落定。恩格勒和希格斯因成功預測希格斯玻色子而獲獎。這個曾經「撲朔迷離」,讓眾多物理學家傾注多年心血尋找的「上帝粒子」,終於實至名歸。
  • 【光明日報】科學家找到 「上帝粒子」了嗎
    「上帝粒子」究竟是虛無,還是真實地存在?陳國明說,彼得·希格斯的方法彌補了標準模型的不足,也留下了多年來不見蹤影的希格斯玻色子,也就是所謂的「上帝粒子」。用碰撞的方法尋找「上帝粒子」1919年,盧瑟福用α粒子去轟擊氮、氟、鉀等元素的原子核,結果都發現有一種微粒產生,這就是質子。
  • 【經典】追尋「上帝粒子」
    這可真是個大發現,7月9日的半夜,走出都柏林機場時,聽說我是來採訪歐洲科學論壇(ESOF)的記者,那位原本萎靡不振的禿頭海關大叔忽然變得很是熱心,「這次希格斯玻色子靠譜了吧?那可是個大新聞。」在這個人類已經上過太空和月球、火星又還過於遙遠的時代,希格斯粒子,算是個讓人類精神一振的消息了。
  • 專家稱尚不能證實上帝粒子存在 數據結果誤差大
    據英國媒體今晨報導,歐洲原子能中心(CERN)昨高調宣布,在歐洲的大型強子對撞實驗中,觀察到一種新粒子,與科學界尋覓近半世紀的「上帝粒子」希格斯玻色子特性一致。若最終證實「上帝粒子」存在,這一粒子將有助解釋物質為何有質量。
  • 英科學家發現「上帝粒子」跡象 系萬物質量之源
    「該死的粒子」或「上帝粒子」無論大千世界多麼豐富多彩,組成它的物質都是由夸克、電子、光子等基本粒子組成的。基本粒子之間存在著引力、電磁力、弱力和強力四種自然力的相互作用。然而,物理學家一直力圖找到把四種自然力統一起來的途徑,以證明宇宙具有一種基本的統一性。
  • 上帝粒子或暗示宇宙末日?
    北京時間2月20日消息,國外媒體報導,路透社消息,科學家仍在試圖理清去年發現的上帝粒子——希格斯玻色子的各方面細節。然而基本粒子數量的增加對宇宙的未來可能並不是件有利的事。