张田勘:“上帝粒子”对人类意味着什么

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 04:00:00

计算机模拟的“上帝粒子”(希格斯粒子)衰变轨迹


寻找“上帝粒子”的巨大探测器

张田勘 《百科知识》杂志副主编

据报道,欧洲核子研究中心的科学家4日表示,他们在寻找希格斯粒子、也就是所谓的“上帝粒子”的研究过程中发现了一种新型亚原子粒子,该粒子符合希格斯粒子的属性。而美国能源部下属的费米国家加速器实验室项目发言人罗布·罗泽说:“我们的数据有力地显示希格斯粒子的存在。”

科学家宣布发现“上帝粒子”的存在意味着,科学家解释世界的一种假说将有可能得到证实。

要理解“上帝粒子”,不妨回忆一下牛顿发现万有引力定律的故事。尽管研究人员已经证明,苹果并没有砸中牛顿脑袋,但是牛顿却看见了一个苹果掉了下来。牛顿思考的是,为什么苹果会垂直地掉到地上?一定是有什么在拉它,比如是地球的引力在拉它。而地球拉苹果说明苹果是有质量的。

那么,物体的质量从何而来?在牛顿故去后的400年,英国爱丁堡大学物理学家希格斯猜想:有一种粒子赋予其他粒子质量。他于1964年提出,在137亿年前的大爆炸中,希格斯粒子使物质得到质量,万有引力则将质量变成重量,使恒星和行星都得以诞生,最终孕育生命。如此,也解释了为何苹果会掉到地上。

“上帝粒子”只不过是科学家用以解释世界的一种理论或假说。过去,科学家已经指出,支配物质运动的不仅仅有我们日常生活中能够感受到的重力和电磁力,还有我们日常生活中无法感受的“强力”和“弱力”。

20世纪60年代,物理学家们构造出了一个标准模型来解释世界,标准模型主要描述了强力、弱力及电磁力这三种基本力以及所有基本粒子的构成机制。标准模型预言有61个基本粒子,其中有60个都已经得到了实验数据的支持与验证,现在人们也已听到最后的一个基本粒子——希格斯粒子的脚步声。

如果发现或找到了这种粒子,那就意味着质量是物质与希格斯粒子的相互作用的结果。但是,即便科学家找到了“上帝粒子”也并不意味着世界获得圆满解释。因为科学家说,组成我们生活的世界是由物质和暗物质构成的,而标准模型只能解释4%的宇宙,占宇宙质量96%的暗物质仍然得不到解释。

当然,如果现在科学家听到的“脚步声”并非希格斯粒子的声音,那么,解释世界就可能会有另外的假说,而且这样的假说也未必不能解释世界。例如,在太空,苹果是不会掉下的,只是在空间飘浮。这或许与希格斯粒子无关。宇宙和我们生存的世界一直存在,只是科学家们现在尚无法圆满解释这个世界而已。


http://view.news.qq.com/a/20120705/000010.htm
计算机模拟的“上帝粒子”(希格斯粒子)衰变轨迹


寻找“上帝粒子”的巨大探测器

张田勘 《百科知识》杂志副主编

据报道,欧洲核子研究中心的科学家4日表示,他们在寻找希格斯粒子、也就是所谓的“上帝粒子”的研究过程中发现了一种新型亚原子粒子,该粒子符合希格斯粒子的属性。而美国能源部下属的费米国家加速器实验室项目发言人罗布·罗泽说:“我们的数据有力地显示希格斯粒子的存在。”

科学家宣布发现“上帝粒子”的存在意味着,科学家解释世界的一种假说将有可能得到证实。

要理解“上帝粒子”,不妨回忆一下牛顿发现万有引力定律的故事。尽管研究人员已经证明,苹果并没有砸中牛顿脑袋,但是牛顿却看见了一个苹果掉了下来。牛顿思考的是,为什么苹果会垂直地掉到地上?一定是有什么在拉它,比如是地球的引力在拉它。而地球拉苹果说明苹果是有质量的。

那么,物体的质量从何而来?在牛顿故去后的400年,英国爱丁堡大学物理学家希格斯猜想:有一种粒子赋予其他粒子质量。他于1964年提出,在137亿年前的大爆炸中,希格斯粒子使物质得到质量,万有引力则将质量变成重量,使恒星和行星都得以诞生,最终孕育生命。如此,也解释了为何苹果会掉到地上。

“上帝粒子”只不过是科学家用以解释世界的一种理论或假说。过去,科学家已经指出,支配物质运动的不仅仅有我们日常生活中能够感受到的重力和电磁力,还有我们日常生活中无法感受的“强力”和“弱力”。

20世纪60年代,物理学家们构造出了一个标准模型来解释世界,标准模型主要描述了强力、弱力及电磁力这三种基本力以及所有基本粒子的构成机制。标准模型预言有61个基本粒子,其中有60个都已经得到了实验数据的支持与验证,现在人们也已听到最后的一个基本粒子——希格斯粒子的脚步声。

如果发现或找到了这种粒子,那就意味着质量是物质与希格斯粒子的相互作用的结果。但是,即便科学家找到了“上帝粒子”也并不意味着世界获得圆满解释。因为科学家说,组成我们生活的世界是由物质和暗物质构成的,而标准模型只能解释4%的宇宙,占宇宙质量96%的暗物质仍然得不到解释。

当然,如果现在科学家听到的“脚步声”并非希格斯粒子的声音,那么,解释世界就可能会有另外的假说,而且这样的假说也未必不能解释世界。例如,在太空,苹果是不会掉下的,只是在空间飘浮。这或许与希格斯粒子无关。宇宙和我们生存的世界一直存在,只是科学家们现在尚无法圆满解释这个世界而已。


http://view.news.qq.com/a/20120705/000010.htm
兔子在基础研究上太弱了,估计在世界上的地位跟非洲差不多。。
九鬼 发表于 2012-7-6 01:25
兔子在基础研究上太弱了,估计在世界上的地位跟非洲差不多。。
应该不至于  前不久的中微子主导发现  以及这次的发现 中国都参与其中的1%
加上未来要发射的暗物质卫星 以及太空望远镜  说明中国并没有被远远甩下  目前来看 中国整体应该出于 全面跟踪参与阶段   很少有国际真正领先的  基本上真正领先的国家也就只有美国一个  其它的都是部分参与而已  可能某方面比较先进  但是论整体参与程度 应该还不如中国了  
九鬼 发表于 2012-7-6 01:25
兔子在基础研究上太弱了,估计在世界上的地位跟非洲差不多。。
兔子的研究目前还是偏应用,比如纳米方面的论文引用率(可不是论文数哦),世界排名第一是伯克利,第二是MIT,第三是IBM,第四是中科院⋯⋯
九鬼 发表于 2012-7-6 01:25
兔子在基础研究上太弱了,估计在世界上的地位跟非洲差不多。。
这项目投入了90亿美元,还不说其他投入(科学家是靠其他项目养活的),这要放中国20年以前搞这么大的基础科研,第一承受不起,第二要被骂死(公知)

现在有钱了,稍微投入了一点,比如暗物质探索。
兔子这叫稳扎稳打,根据自己的实际情况一步一步来
兔子现阶段主要还是应用技术,基础科学投入没有欧美多。而基础科学在有限的未来不大可能发生本质的突破,比如从化学能升级成核能,所以等10年后应用技术追赶的差不多了才会加大基础科学的投入


LHC的费用也不是哪一个国家可以承担的了的,另外北大有个组在LHC做试验数据分析
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在基础理论研究领域还是要秉承有所为,有所不为的理念.这东西投入大,结果可能是结果重大,也可能什么都没有.只不过大众听到的是成功的案例,失败的不怎么被人提及.
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国内中高能实验BesIII算一个,研究新的一些可能的强子态,研究重夸克态,也还是可以,有自己的特色.中微子研究算是一个可以大有可为的方向.(少花钱,多办事)另外暗物质算一个.做高能对撞还是采取跟随的做法,只要派人参与就好了

LHC的费用也不是哪一个国家可以承担的了的,另外北大有个组在LHC做试验数据分析
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在基础理论研究领域还是要秉承有所为,有所不为的理念.这东西投入大,结果可能是结果重大,也可能什么都没有.只不过大众听到的是成功的案例,失败的不怎么被人提及.
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国内中高能实验BesIII算一个,研究新的一些可能的强子态,研究重夸克态,也还是可以,有自己的特色.中微子研究算是一个可以大有可为的方向.(少花钱,多办事)另外暗物质算一个.做高能对撞还是采取跟随的做法,只要派人参与就好了

QGP 发表于 2012-7-6 08:19
LHC的费用也不是哪一个国家可以承担的了的,另外北大有个组在LHC做试验数据分析
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应该还有有可能率先发现马约拉那费米子,积极参与ILC,兰州冷却存储环也在进行夸克的研究
QGP 发表于 2012-7-6 08:19
LHC的费用也不是哪一个国家可以承担的了的,另外北大有个组在LHC做试验数据分析
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应该还有有可能率先发现马约拉那费米子,积极参与ILC,兰州冷却存储环也在进行夸克的研究

九鬼 发表于 2012-7-6 01:25
兔子在基础研究上太弱了,估计在世界上的地位跟非洲差不多。。


无知,探测器上那个高灵敏传感器就是中国制造!
开始是美国佬造的,灵敏度低了点
后来换中国的,最后出这个结果,中国是在上面占有股份的
不要闭眼睛乱喷
九鬼 发表于 2012-7-6 01:25
兔子在基础研究上太弱了,估计在世界上的地位跟非洲差不多。。


无知,探测器上那个高灵敏传感器就是中国制造!
开始是美国佬造的,灵敏度低了点
后来换中国的,最后出这个结果,中国是在上面占有股份的
不要闭眼睛乱喷
EKW 发表于 2012-7-6 08:29
应该还有有可能率先发现马约拉那费米子,积极参与ILC
你所说的majorana费米子指的是什么?不包含在中微子研究中么
QGP 发表于 2012-7-6 08:32
你所说的majorana费米子指的是什么?不包含在中微子研究中么
它是一种费米子啊。什么时候成了中微子了

EKW 发表于 2012-7-6 08:48
它是一种费米子啊。什么时候成了中微子了


你这等于没说.Majorana费米子指的是中性费米子,可以是复合粒子(比如凝聚态中的准激发粒子),可以是基本粒子.在sm中没有Majorana费米子.之所以要研究基本粒子中的Majorana费米子,最重要的动机就是超出现有sm.其中最可能的候选对象就是中微子(大概是右手)凝聚态中发现Majorana应该不是什么奇怪的事情,但的确很有用,比如拓扑绝缘体,这个这几年很火
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EKW 发表于 2012-7-6 08:48
它是一种费米子啊。什么时候成了中微子了


你这等于没说.Majorana费米子指的是中性费米子,可以是复合粒子(比如凝聚态中的准激发粒子),可以是基本粒子.在sm中没有Majorana费米子.之所以要研究基本粒子中的Majorana费米子,最重要的动机就是超出现有sm.其中最可能的候选对象就是中微子(大概是右手)凝聚态中发现Majorana应该不是什么奇怪的事情,但的确很有用,比如拓扑绝缘体,这个这几年很火
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QGP 发表于 2012-7-6 09:01
你这等于没说.Majorana费米子指的是中性费米子,可以是复合粒子(比如凝聚态中的准激发粒子),可以是基本粒 ...
貌似这也是炸药奖级别的
哎,愚蒙路人郁闷中,完全搞不懂标准模型和上帝粒子,如果这东西是正确的,那么将来应该会象元素周期表一样重要和普及了。

不过,既然郁闷路过了,忍不住想吐槽一下。——如果说显微镜的发明和改进必然会导致细胞和细菌等等的发现的话,那么,显微镜的发明改进和细胞细菌等等的发现来说,哪一个是更重要的革命性突破?为什么人们更多地记念细胞细菌的发现,而很少人纪念显微镜的发明改进?

不是说标准模型和上帝粒子不厉害,而是觉得人们把它抬得太高了,这些东西的意义应该比蒸汽机之类的技术突破差多了。

很多科学发现更象是人类生产力和应用科技发展的必然结果,而反之,科学发现如果远超出了人类实际应用水平的话则一无用处。

就好象,近代考古发现一些古代文明对宏观天文学有着惊人的知识和概念,但是,以饮毛茹血的原始生产力即使了解了太阳系围绕银河中心公转的太阳纪年又能如何呢?
没有理论的突破又怎么会有那些机器的出现呢?
瞎猜 发表于 2012-7-6 11:31
哎,愚蒙路人郁闷中,完全搞不懂标准模型和上帝粒子,如果这东西是正确的,那么将来应该会象元素周期表一样 ...
不会普及,因为完全没必要
QGP 发表于 2012-7-6 12:22
不会普及,因为完全没必要
可不能这么说,元素周期表当年也是“复杂的前沿”哦,现在不过是初中课本里的知识了。
瞎猜 发表于 2012-7-6 12:44
可不能这么说,元素周期表当年也是“复杂的前沿”哦,现在不过是初中课本里的知识了。
元素周期表之所以普及,应为这东西日常就可以碰到.SM里面大部分粒子根本就不会出现在日常生活中,高能粒子寿命都超短,基本就是实验室下的杰作
瞎猜 发表于 2012-7-6 11:31
哎,愚蒙路人郁闷中,完全搞不懂标准模型和上帝粒子,如果这东西是正确的,那么将来应该会象元素周期表一样 ...
抬的一点都不高,现在你用的硬盘就是量子物理的具体应用。标准模型如果被证明是正确的并得到进一步发展,可能会完全改变我们现在的生活。
QGP 发表于 2012-7-6 12:50
元素周期表之所以普及,应为这东西日常就可以碰到.SM里面大部分粒子根本就不会出现在日常生活中,高能粒子寿 ...
对世界认识的越深刻 改变世界的办法就越多
刘邦正因为对人性的认识比一般人深刻的多 所以才能登基
刘邦本身其他才能并不是当时最杰出的
前沿科技是很耗费资源的。但是一旦掌握了制高点,带来的收益又是巨大的。

vv19801981 发表于 2012-7-6 17:10
对世界认识的越深刻 改变世界的办法就越多


除非你可以把高能加速器做小,同时保持质心能量不严重减小,同时有办法让这些粒子寿命延长(不然你怎么用). 这几个方面目前人类都无能为力(LHC的建立已经说明了这个问题)即便如此,你要从海量信号中找到higgs的信号都是一件极其困难的事情,光是把qcd背景干扰算准就让相当多人工作了很多年,各种先进的探测装置...找到它都如此困难,谈利用有点像xx
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higgs之所以难以探测一个重要原因在于寿命即不长也不短(长了可以直接用云室观测,短了可以看不变质量分布,不长不短就难搞),LHC带来的额外困难包括qcd背景干扰,同时还要排除其他各种各样模型的标量粒子候选者(各种狗血的TeV新物理)

vv19801981 发表于 2012-7-6 17:10
对世界认识的越深刻 改变世界的办法就越多


除非你可以把高能加速器做小,同时保持质心能量不严重减小,同时有办法让这些粒子寿命延长(不然你怎么用). 这几个方面目前人类都无能为力(LHC的建立已经说明了这个问题)即便如此,你要从海量信号中找到higgs的信号都是一件极其困难的事情,光是把qcd背景干扰算准就让相当多人工作了很多年,各种先进的探测装置...找到它都如此困难,谈利用有点像xx
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higgs之所以难以探测一个重要原因在于寿命即不长也不短(长了可以直接用云室观测,短了可以看不变质量分布,不长不短就难搞),LHC带来的额外困难包括qcd背景干扰,同时还要排除其他各种各样模型的标量粒子候选者(各种狗血的TeV新物理)
发射个飞船都有一批人嚷嚷养老金不够用了,更不要说基础物理研究了。
换个角度想,如果没有这种粒子万物无质量,那么就可以在不违反相对论的情况进行光速旅行。
分离器 发表于 2012-7-6 22:08
换个角度想,如果没有这种粒子万物无质量,那么就可以在不违反相对论的情况进行光速旅行。
连物质都不会有,省省吧
分离器 发表于 2012-7-6 22:08
换个角度想,如果没有这种粒子万物无质量,那么就可以在不违反相对论的情况进行光速旅行。
连物质都不会有,省省吧
popcorn234 发表于 2012-7-6 03:11
兔子的研究目前还是偏应用,比如纳米方面的论文引用率(可不是论文数哦),世界排名第一是伯克利,第二是 ...
中科院规模太大了
对弦理论有什么影响吗?求科普
很有可能是忽悠,要不然宇宙岂不是太无趣了,这个粒子比氢核还大一百倍,怎么作为基本的粒子?不靠普这就是我的想法!
看不懂的路过下,原子,电子没有质量,希格斯赋予它们质量?字我都认识,合一起就不明白了!
这个意义真的很大,简单说一点:一个能证明可以没有质量但是有能量粒子的存在可能改变世界的未来。
蒸汽船去死 发表于 2012-7-7 01:32
很有可能是忽悠,要不然宇宙岂不是太无趣了,这个粒子比氢核还大一百倍,怎么作为基本的粒子?不靠普这就是 ...
这个一点不奇怪.sm中比氢核重的还有:W,Z-gauge bosons; c,b,t-quark;tau-lepton
玖羽 发表于 2012-7-6 22:27
连物质都不会有,省省吧
这要看你怎么定义物质了
QGP 发表于 2012-7-7 10:48
这个一点不奇怪.sm中比氢核重的还有:W,Z-gauge bosons; c,b,t-quark;tau-lepton
那请问氢核是上帝粒子组成的么?

蒸汽船去死 发表于 2012-7-7 19:13
那请问氢核是上帝粒子组成的么?


氢核就是质子,质子有三个夸克组成(按夸克模型解释)
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higgs(就是所称的上帝粒子)不参与物质构成,只通过Yukawa耦合富裕基本粒子质量,这就是引入他的理由
蒸汽船去死 发表于 2012-7-7 19:13
那请问氢核是上帝粒子组成的么?


氢核就是质子,质子有三个夸克组成(按夸克模型解释)
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higgs(就是所称的上帝粒子)不参与物质构成,只通过Yukawa耦合富裕基本粒子质量,这就是引入他的理由
九鬼 发表于 2012-7-6 01:25
兔子在基础研究上太弱了,估计在世界上的地位跟非洲差不多。。

非洲淫表示过奖了。。。
九鬼 发表于 2012-7-6 01:25
兔子在基础研究上太弱了,估计在世界上的地位跟非洲差不多。。
这话说的有些过了
QGP 发表于 2012-7-7 19:30
氢核就是质子,质子有三个夸克组成(按夸克模型解释)
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夸克也是要分为上下夸克的