上帝粒子或发现将颠覆现有物理学体系

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/24 20:08:51
据国外媒体报道,欧洲粒子物理研究所大型强子对撞机项目物理学家近日声称,他们已经在实验中发现了传说中的“上帝粒子”希格斯-玻色子的踪迹。物理学家认为,这一重大发现很有可能会颠覆当前物理学家的看法。

  如果这一在物理学博客中所盛传的说法如实的话,那么近二十年来物理学最重要的时刻即将在几天后来临。科学家苦苦寻找了多年的希格斯-玻色子的存在证据有可能在7月4日被正式宣布,这一发现将为粒子物理标准模型拼图放上最关键的一块,数以千计的科学家为这一辉煌的成就奉献了自己几十年的光阴。随着这一辉煌时刻的来临,新的问题又出现了。希格斯-玻色子现在看起来好像有点太过于平凡了,似乎配不上它“上帝粒子”的称号。

  欧洲大型强子对撞机项目物理学家已经做好了准备向世界展现他们捕捉希格斯-玻色子的最新进展。希格斯-玻色子是一种奇特的粒子,它存在于空间的任何一点,和其他所有的基本粒子相互作用,并且将自己的质量赋予它们。但是很多物理学家已经做好了失望的准备。因为科学家们已经对这个粒子的到来翘首渴望了太久,他们以为当他们最终找到这种粒子的时候,它可以表现出一些意料之外的特性,即使是一些反常甚至不守规矩的性质。一个完美展现其特性的希格斯-玻色子并没有给兴奋的物理学家太多想象空间,包括那些理论学者所预想会出现在大型强子对撞机中的一些情况。

  当前的现状已经开始让一些物理学家感到担忧了,如果接下来的几年还没有一些令人感兴趣的研究成果出现的话,那这个领域的研究就会陷入危机了。从20世纪中期开始,粒子物理学家建立了一套被称为标准模型的理论,这一套理论对所有的宇宙中的亚原子粒子都适用。但是这一套理论还远远称不上完美,它还有着相当的缺陷。比如在之前,理论中的数字都没得到试验的检验。因此标准模型依然还有很多问题亟待解决。

  许许多多的竞争者们相继开始对标准模型进行研究并试图完善之,但是其中最令人满意的莫过于被称为超对称性的理论。为了完善标准模型,超对称性理论假设所有已知的粒子都有一个更加巨大的超对称粒子潜伏于亚原子世界中。康奈尔大学理论物理学家恰巴-萨奇说,“对于粒子物理学家来说,对称性越强,这个理论越成立。所以绝大多数粒子物理学家都对超对称性理论一见钟情。”

  但是最具戏剧性的部分是,欧洲大型强子对撞机不仅仅用来寻找希格斯-玻色子,它同时还用来寻找这些超对称性的超伴子。但是到目前为止,科学家们一无所获。而且,一切迹象表明科学家们应该可以找到重为125千兆电子伏,或者说125倍于质子的希格斯-玻色子,而且标准模型理确实预测到了这种粒子的存在。这对历经坎坷的标准模型来说是一个极好的消息,但是对于它的救星理论、超对称性理论来说却不是什么好消息。

  超对称性理论于20世纪60年代被首次提出,而且在粒子物理学的全盛时期,20世纪70到80年代得到了真正的发展。在那个时期,大型粒子加速器能将亚原子粒子碰撞粉碎后发现一些新的东西,包括夸克和W及Z玻色子。超对称性理论得到了长足的发展,但是模型中所预言的粒子却迟迟没有出现。

  在2010年,欧洲大型强子对撞机运行之前,许多物理学家都对它能够为超对称性理论找到一些新的证据充满期待。除开一些令人期许的结果,实验的结果让科学家的期待又一次落空。这让一些科学家开始怀疑,他们所钟爱的超对称性理论是不是真的是一个可靠的理论。

  大型强子对撞机两项主要实验之一研究人员、粒子物理学家托马索-多里戈说,“它是一个漂亮的理论,如果它被证明是可靠的理论的话,我会很爱它的。但是到目前为止还没有足够的证据。在过去的20年里,人们都宣称,距离超对称性理论被完全证实不远了。”即使在过去的许多年内这些研究都没有任何结果,但是科学家们依然在为理论中的粒子不出现而做着各种各样的解释与说明。萨奇说,“可是,超对称性理论的最简单的版本已经被推翻了,希格斯-玻色子的出现让很多科学家开始紧张起来。调整这个理论来解释为什么超伴子始终没有出现的行为已经让超对称性理论的美丽开始凋零。”例如,超对称性理论最美的一个方面称,额外的亚原子粒子会产生完美的暗物质候选者。改变超对称性可以摆脱这些潜在的暗物质粒子,并且更大的改变会让这个理论变得没那么有用。

  萨奇表示,“总有一天我们会好好审视,这个理论到底还是不是我们钟爱的那一个。”当然,一切还未结束。大型强子对撞机依旧在进行粒子对撞,而且在接下来的几年,粒子对撞工作会在更大的能量强度下进行,也许到时候实验结果会将超对称性理论带向光明。2013年加速器会被关闭进行检修,2014年和2015年,对撞机会在其最大容量下进行作业。

  许多物理学家都急切地希望看到到底预测中最轻的超对称粒子也被称为超对称性夸克会不会出现。超对称性夸克是超对称性理论的核心部分,它需要用来解释很多希格斯-玻色子的性质。如果它不出现,很多物理学家都将会彻底放弃这个理论。

  萨奇说,“如果在两年后大型强子对撞机依然没有带来任何想要的结果的话,我们最好换一种思路来看待这个事情了。现在我们就像处于某种危机之下一样。”

  虽然目前的情况是看上去挺麻烦,但是这并不会对物理学的发展造成什么障碍。标准模型依然存在漏洞,而且我们依然需要一些适用于宇宙中暗物质和能量的理论。有的实验结果需要额外的作用力,或者粒子之间新的互相作用,对于希格斯-玻色子来说它本身也需要更加简单的形成方式。密西西比大学粒子物理学家拉马特-拉马特表示,“然而各种理论在成为自然的基本模型之前都有自身的问题亟待解决。”

  到目前为止,超对称性理论依然领跑,而且大多数物理学家对其依然抱有较为乐观的态度。萨奇说,“我比较相信,在发现希格斯-玻色子之后,我们还会在不久的将来发现更多别的东西


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2.jpg据国外媒体报道,欧洲粒子物理研究所大型强子对撞机项目物理学家近日声称,他们已经在实验中发现了传说中的“上帝粒子”希格斯-玻色子的踪迹。物理学家认为,这一重大发现很有可能会颠覆当前物理学家的看法。

  如果这一在物理学博客中所盛传的说法如实的话,那么近二十年来物理学最重要的时刻即将在几天后来临。科学家苦苦寻找了多年的希格斯-玻色子的存在证据有可能在7月4日被正式宣布,这一发现将为粒子物理标准模型拼图放上最关键的一块,数以千计的科学家为这一辉煌的成就奉献了自己几十年的光阴。随着这一辉煌时刻的来临,新的问题又出现了。希格斯-玻色子现在看起来好像有点太过于平凡了,似乎配不上它“上帝粒子”的称号。

  欧洲大型强子对撞机项目物理学家已经做好了准备向世界展现他们捕捉希格斯-玻色子的最新进展。希格斯-玻色子是一种奇特的粒子,它存在于空间的任何一点,和其他所有的基本粒子相互作用,并且将自己的质量赋予它们。但是很多物理学家已经做好了失望的准备。因为科学家们已经对这个粒子的到来翘首渴望了太久,他们以为当他们最终找到这种粒子的时候,它可以表现出一些意料之外的特性,即使是一些反常甚至不守规矩的性质。一个完美展现其特性的希格斯-玻色子并没有给兴奋的物理学家太多想象空间,包括那些理论学者所预想会出现在大型强子对撞机中的一些情况。

  当前的现状已经开始让一些物理学家感到担忧了,如果接下来的几年还没有一些令人感兴趣的研究成果出现的话,那这个领域的研究就会陷入危机了。从20世纪中期开始,粒子物理学家建立了一套被称为标准模型的理论,这一套理论对所有的宇宙中的亚原子粒子都适用。但是这一套理论还远远称不上完美,它还有着相当的缺陷。比如在之前,理论中的数字都没得到试验的检验。因此标准模型依然还有很多问题亟待解决。

  许许多多的竞争者们相继开始对标准模型进行研究并试图完善之,但是其中最令人满意的莫过于被称为超对称性的理论。为了完善标准模型,超对称性理论假设所有已知的粒子都有一个更加巨大的超对称粒子潜伏于亚原子世界中。康奈尔大学理论物理学家恰巴-萨奇说,“对于粒子物理学家来说,对称性越强,这个理论越成立。所以绝大多数粒子物理学家都对超对称性理论一见钟情。”

  但是最具戏剧性的部分是,欧洲大型强子对撞机不仅仅用来寻找希格斯-玻色子,它同时还用来寻找这些超对称性的超伴子。但是到目前为止,科学家们一无所获。而且,一切迹象表明科学家们应该可以找到重为125千兆电子伏,或者说125倍于质子的希格斯-玻色子,而且标准模型理确实预测到了这种粒子的存在。这对历经坎坷的标准模型来说是一个极好的消息,但是对于它的救星理论、超对称性理论来说却不是什么好消息。

  超对称性理论于20世纪60年代被首次提出,而且在粒子物理学的全盛时期,20世纪70到80年代得到了真正的发展。在那个时期,大型粒子加速器能将亚原子粒子碰撞粉碎后发现一些新的东西,包括夸克和W及Z玻色子。超对称性理论得到了长足的发展,但是模型中所预言的粒子却迟迟没有出现。

  在2010年,欧洲大型强子对撞机运行之前,许多物理学家都对它能够为超对称性理论找到一些新的证据充满期待。除开一些令人期许的结果,实验的结果让科学家的期待又一次落空。这让一些科学家开始怀疑,他们所钟爱的超对称性理论是不是真的是一个可靠的理论。

  大型强子对撞机两项主要实验之一研究人员、粒子物理学家托马索-多里戈说,“它是一个漂亮的理论,如果它被证明是可靠的理论的话,我会很爱它的。但是到目前为止还没有足够的证据。在过去的20年里,人们都宣称,距离超对称性理论被完全证实不远了。”即使在过去的许多年内这些研究都没有任何结果,但是科学家们依然在为理论中的粒子不出现而做着各种各样的解释与说明。萨奇说,“可是,超对称性理论的最简单的版本已经被推翻了,希格斯-玻色子的出现让很多科学家开始紧张起来。调整这个理论来解释为什么超伴子始终没有出现的行为已经让超对称性理论的美丽开始凋零。”例如,超对称性理论最美的一个方面称,额外的亚原子粒子会产生完美的暗物质候选者。改变超对称性可以摆脱这些潜在的暗物质粒子,并且更大的改变会让这个理论变得没那么有用。

  萨奇表示,“总有一天我们会好好审视,这个理论到底还是不是我们钟爱的那一个。”当然,一切还未结束。大型强子对撞机依旧在进行粒子对撞,而且在接下来的几年,粒子对撞工作会在更大的能量强度下进行,也许到时候实验结果会将超对称性理论带向光明。2013年加速器会被关闭进行检修,2014年和2015年,对撞机会在其最大容量下进行作业。

  许多物理学家都急切地希望看到到底预测中最轻的超对称粒子也被称为超对称性夸克会不会出现。超对称性夸克是超对称性理论的核心部分,它需要用来解释很多希格斯-玻色子的性质。如果它不出现,很多物理学家都将会彻底放弃这个理论。

  萨奇说,“如果在两年后大型强子对撞机依然没有带来任何想要的结果的话,我们最好换一种思路来看待这个事情了。现在我们就像处于某种危机之下一样。”

  虽然目前的情况是看上去挺麻烦,但是这并不会对物理学的发展造成什么障碍。标准模型依然存在漏洞,而且我们依然需要一些适用于宇宙中暗物质和能量的理论。有的实验结果需要额外的作用力,或者粒子之间新的互相作用,对于希格斯-玻色子来说它本身也需要更加简单的形成方式。密西西比大学粒子物理学家拉马特-拉马特表示,“然而各种理论在成为自然的基本模型之前都有自身的问题亟待解决。”

  到目前为止,超对称性理论依然领跑,而且大多数物理学家对其依然抱有较为乐观的态度。萨奇说,“我比较相信,在发现希格斯-玻色子之后,我们还会在不久的将来发现更多别的东西


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据国外媒体路透社报道,欧洲核子研究所的科学家发现一种新的亚原子粒子,该实体可能就是难以捉摸的希格斯粒子(即上帝粒子)。

英国科技设备委员会主席约翰•沃默斯利(John Womersley)在位于伦敦的发布会上说,我确信我们发现了同希格斯理论一致的新粒子。

欧洲核子研究所一个专门寻找希格斯粒子的研究小组的发言人乔•因坎德拉 (Joe Incandela)称,这 一结果是非常初步的,但是我们认为结果是非常严谨和可靠的。
暗物质 暗能量 有精细结构 物理学还有巨大的空白
2012年7月4日,欧洲原子中心(CERN)今天宣布发现希格斯粒子,上帝粒子是当前物质理论中最后一个被发现的粒子。它的发现,将彻底改变现有的物理学理论体系,并进而揭开充斥在宇宙中的暗物质的神秘本质。霍金曾押过100美元赌注,赌“上帝粒子”无法找到。
20世纪60年代,物理学家们构造了一个标准模型,来描述所有这些基本粒子及各种力出现的机制。标准模型中引入了英国物理学家希格斯提出的一种机制:空间中充满着希格斯粒子,物质本身无所谓质量,质量是物质与希格斯粒子的相互作用!

直到1995年3月2日,被标准模型预言的61个基本粒子中的60个都已经得到了实验数据的支持与验证!希格斯例子却直到今天才找到。
希格斯粒子为何直到现在才被找到?原因其实也很简单,说起来很容易理解:它的质量一定足够大,一定要使用足够强的粒子加速器,如欧洲大型强子对撞机(LHC)和费米实验室的Tevatron加速器才能把它撞出来。

即便撞出了“上帝粒子”,但要保存它也很困难,因为它极不稳定,它将在碰撞后10亿分之一秒的时间内衰变。此次费米国家加速器实验室,经过对这一实验室万亿电子伏加速器粒子撞击数据的分析,才得出希格斯玻色子存在的强有力数据
霍金曾押过100美元赌注,赌“上帝粒子”无法找到。不过,霍金的话未必靠谱。他曾经跟物理学家基普·索恩“豪赌”过3回——第一回,赌天鹅座 X-1 双星是否包含黑洞;第二回,赌宇宙中有没有裸奇点;第三回,赌的则是黑洞会不会彻底抹杀信息。霍金的最终战绩是0胜3负,几乎与球王贝利预测世界杯冠军的战绩不相上下。
自然界中物体之间的相互作用力可以划分为4种,即引力(重力)、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。爱因斯坦的相对论解决了重力问题之后,理论物理学家开始尝试建立统一的模型,以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子,这就是标准模型。该模型把基本粒子分为夸克、轻子和玻色子3大类,预言了62种基本粒子的存在。随着实验物理学家把加速器越造越大,标准模型预言的未知粒子全都在实验中现身,只有最重要的希格斯玻色子仍然“在逃”。
希格斯玻色子被认为是整个标准模型的基石。在它被预言之前,标准模型有一个致命缺陷——它所演绎出的世界里没有质量。直到1964年,英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在,并假设希格斯玻色子是物质的质量之源,标准模型才得以自圆其说。正因为其重要性,希格斯玻色子又被称作“上帝粒子”。
根据希格斯的理论,希格斯玻色子是其他粒子形成质量的基础。它们在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。尔后所有的粒子在除引力外的另3种力的框架中相互作用,统一于“标准模型”之下,构筑成大千世界。

由于希格斯玻色子是最后一种被发现的基本粒子,对完善粒子物理学理论“大厦”有重要意义。一旦它被证伪,“标准模型”理论“大厦将倾”。
宇宙最新的观测表明,物理学只能解释仅占宇宙成分4%的已知物质。宇宙其余96%的成分由暗物质和暗能量构成——它们的本质,物理学还无法解释。如果LHC能够找到暗物质粒子,就将成为钻透黑云的第一缕阳光,彻底改变物理学天空的面貌——这将是我们对微观世界和宏观世界认识的一次重大革命。
希格斯玻色子被认为是人类了解宇宙的关键。物理学家认为希格斯玻色子给予了组成原子的粒子质量。倘若没有质量,这些粒子将会以光速穿越宇宙,而无法连接在一起形成原子,后者是构成宇宙万物的基本单位,大至行星小至人类
即便找到希格斯粒子也不能解决所有问题。原有的标准模型本来就有一些缺陷,比如无法解释暗物质以及太阳中微子振荡。倘若真的找到了希格斯粒子,证明标准模型是多么的完美,人们还是要为那些无法解释的问题困惑不已。

而“标准模型”并非是惟一的理论体系,早有科学家另行提出了“超对称理论”、“弦理论”等等。它们同样期待通过大型强子对撞机的实验找到有利于自己的证据。
本周将是现代物理学史上最激动人心的一周。追寻希格斯玻色子(Higgs boson,又称上帝粒子)40余年的“马拉松”最快将在今日画上句号。

按照计划,欧洲核子研究中心(CERN)今日将公布其寻找希格斯玻色子所取得的最新进展。一位业内人士对早报记者称,这一结果的宣布极有可能是划时代意义的。

最后一个基本粒子

值得注意的是,7月2日,美国科学家又提供了支持希格斯玻色子存在的最新数据。美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布,该实验室万亿电子伏特加速器的数据“强烈表明”被称为希格斯玻色子的存在。费米实验室的希格斯粒子估测质量范围虽然不比欧洲核子研究中心精确,不过由于这两大实验室采用的是不同的方法,这无疑极大地加强了物理学界的信心。

人类寻找希格斯玻色子已有40多年的历史,希格斯玻色子能够解释质量从何而来的问题,其对于科学家目前对宇宙构成的理解非常重要。

在20世纪60年代,英国人彼得·希格斯等物理学家假定,在137亿年前的宇宙大爆炸中,希格斯玻色子使物质得到质量。科研人员认为,希格斯玻色子使恒星、行星、动植物形成成为可能,希格斯玻色子因此也被称为“上帝粒子”。

希格斯玻色子被称作粒子物理学经典理论大厦的“最后一块基石”。几十年以来,粒子物理的“标准模型”理论预言了多种构成物质的基本粒子,除希格斯玻色子外,其他被预言的基本粒子均在实验中得到证实。

目前,科学家建立起了被称为“标准模型”的粒子物理学理论,它把基本粒子分成3大类:夸克、轻子与玻色子。“标准模型”预言了62种基本粒子的存在,希格斯玻色子是最后一种未被证明存在的基本粒子。

中国科学院高能物理研究所研究员、博士生导师陈国明在追寻希格斯粒子的道路上已经前行了近十年。现年54岁的陈国明也是欧洲核子研究中心CMS实验项目中国组物理分析负责人。在昨日接受早报记者采访时,陈国明称,“美国费米实验室公布的希格斯玻色子质量范围为118至132GeV(吉电子伏特)之间,从数据上并没有欧洲实验室方面的精准。”

美国实验室的重要补充

英国谢菲尔德大学粒子物理专家Dan Tovey称,“美国方面这些吸引人的线索似乎在支持去年12月份欧洲的实验结果。”欧洲实验室将希格斯粒子的质量范围确定在了115到127GeV之间。

Dan Tovey称,“这个结果之所以非常重要,是因为它采用的是全然不同的另外一套方法对希格斯玻色子进行探索,这种方法是一种重要的补充。这给了我们更多的信心。”

欧洲核子研究中心发言人James Gillies称费米实验室的发现是“不错的结果”,不过他补充说,“看费米实验室的数据如何与欧洲核子研究中心发布的结果相匹配是非常有意思的事情。”

由于没有人知道一个希格斯玻色子的质量可能是多少,该粒子必须通过间接方式被得到。一般是通过庞大的加速器使粒子达到接近光速,然后让这些粒子相互撞击,从而制造出一系列其他的亚原子粒子。

对于希格斯玻色子的重要性,得克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas in Austin)的史蒂文·温伯格(Steven Weinberg)表示,如果不存在这样一种物质,宇宙将一片荒凉。他曾利用希格斯理论统一了电磁力和弱相互作用力,并因此在1979年获得诺贝尔物理学奖。如果上帝粒子不存在,像夸克、电子这样的基本粒子都失去了质量。“原子核可能还是存在的,但是由于电子可能会失去质量,因此原子也就不存在了,”他说道,“当然也就不存在生命了,更别谈物理学家了。”今天,全球的物理学家将屏气倾听来自欧洲核子研究中心的声音。
事实上,科学上很多重要的发现都不是出于功利的目的。人之所以和世界上其他的动物不同,就在于人有好奇心,人有求知欲。我们从哪里来?我们到哪里去?这个世界到底是什么?对这些终极问题的求索,使得人类世界与动物世界有了根本不同的面貌。

发现了,可就颠覆不了,而是能够建立大统一场理论,发现不了——如果证实了没这玩意儿,才是真【颠覆】
人之所以和世界上其他的动物不同,就在于人有好奇心,人有求知欲。我们从哪里来?我们到哪里去?这个世界到底是什么?对这些终极问题的求索,使得人类世界与动物世界有了根本不同的面貌。
很棒!
关于霍金打赌的那事,他自己说过,如果结果与他说的相反,正好验证一种科学理论,那他会很高兴。如果结果跟他预料的一样,那么他可以赢得赌金,算是心里安慰。所以不管输赢,他都会有所得。这也算是霍金的一点童真可爱之处吧。

欧洲的强子对撞机出成果不少,好像粒子物理的重大发现,很多都是它做出来的。将会名留青史啊。
虽然科学是没有国界的,还是想国内的科学家能在能在各个领域做出开创性的贡献来。等到百年后,谈论科学发展史,国人可以谈论的名字不仅仅是一串串的外国人的名字。
星汉天空 发表于 2012-7-4 16:53
宇宙最新的观测表明,物理学只能解释仅占宇宙成分4%的已知物质。宇宙其余96%的成分由暗物质和暗能量构成—— ...
我想起了大刘说的那个粘稠的海洋
玄奥呀!
魂自商都 发表于 2012-7-4 23:34
关于霍金打赌的那事,他自己说过,如果结果与他说的相反,正好验证一种科学理论,那他会很高兴。如果结果跟 ...
以后想办法搞环木星轨道加速器吧 娃哈哈哈~
星汉天空 发表于 2012-7-4 16:51
自然界中物体之间的相互作用力可以划分为4种,即引力(重力)、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。爱因斯 ...
真心请教,62种基本粒子都有哪些?  我数来数去也只有61种!
不是证实现有的理论体系么