標籤:生物學標準模型

希格斯玻色子是粒子物理學標準模型預言的一種自旋為零的玻色子,至今尚未在實驗中觀察到。它也是標準模型中最後一種未被發現的粒子。物理學家希格斯提出了希格斯機制。在此機制中,希格斯場引起自發對稱性破缺,並將質量賦予規範傳播子和費米子。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發,它通過自相互作用而獲得質量。2012年7月2日,美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室宣布,該實驗室最新數據接近證明被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子的存在。2013年3月14日,歐洲核子研究組織發布新聞稿表示,先前探測到的新粒子是希格斯玻色子。

1簡介

研究背景
1964年,英國物理學家彼得·希格斯(P.W.Higgs)發表了一篇學
希格斯玻色子
術理論文章,提出一種粒子場的存在,預言一種能吸引其他粒子進而產生質量的玻色子的存在。他認為,這種玻色子是物質的質量之源,是電子和夸克等形成質量的基礎,其他粒子在這種粒子形成的場中游弋併產生慣性,進而形成質量,構築成大千世界。2012年7月4日,當歐洲核研究組織宣布發現一種與「上帝粒子」「一致」的亞原子粒子時,希格斯說,「難以置信」。
這種理論中的粒子後來被別人以「希格斯」的名稱命名,外號「上帝粒子」。
當其他粒子相繼被發現時,48年來,「上帝粒子」始終遁形
希格斯玻色子
希格斯提出了希格斯機制。在此機制中,希格斯場引起電弱相互作用的對稱性自發破缺,並將質量賦予規範玻色子和費米子。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激發,它通過自相互作用而獲得質量。歐洲核子研究中心的大型強子對撞機(Large Hadron Collider,簡稱LHC)將有機會發現希格斯粒子。
希格斯玻色子被認為是物質的質量之源,「上帝粒子」是1988年諾貝爾物理學獎獲得者萊德曼對希格斯玻色子的別稱。這種粒子是物理學家們從理論上假定存在的一種基本粒子,現已成為整個粒子物理學界研究的中心,萊德曼更形象地將其稱為「指揮著宇宙交響曲的粒子」。
自1899年湯姆遜爵士發現電子開始,直至如今,在一個多世紀的時間
歐洲核子研究中心大型強子對撞機

  歐洲核子研究中心大型強子對撞機

里 ,人類一直孜孜不倦的探索著微觀世界的奧秘。1995年3月2日,美國費米實驗室向全世界宣布他們發現了頂夸克時,一套稱之為標準模型的粒子物理學模型所預言的62個基本粒子中的61個都已經得到了實驗數據的支持與驗證,看上去標準模型馬上就要獲得決定性的勝利,對物質微觀結構的探索已經到達了它的尾聲,似乎人類也馬上就要聽到這一跌宕起伏的,充滿了高潮與華彩的探索樂章的終曲,但是仍然有一個粒子,遊離在這座輝煌的大廈之外,彷彿一個幽靈,這就是希格斯粒子,而且就是這個粒子可能會擊垮整座大廈。但是也許會為我們揭示出一條全新的探索旅途。就讓我們先來回顧一下上個世紀中期以來粒子物理學的發展歷史,標準模型理論。
物理方面
科學家們建立起被稱為標準模型的粒子物理學理論,它把基本粒子分成3大類:夸克、輕子與玻色子。標準模型的缺陷,就是該模型無法解釋物質質量的來源。在本質上,這個場就像一池黏黏的蜜糖,除了非質量的基本粒子,通過此場的時候,會將粒子轉變成帶有質量的粒子,就像是原子的成分。在標準模型中,希格斯粒子包含了一個中性與兩個帶電成分的區域。兩個帶電和一個中性區域皆是Goldstone玻色子,是縱向三極化分量帶質量的W+、 W–和Z 玻色子。
維持中性成分的量子對應到具有質量的希格斯粒子。既然希格斯場是一個標量場,希格斯粒子沒有自旋,也就沒有內在的角動量。標準模型沒有預測希格斯玻色子的質量。如果質量在115和180 GeV/c2之間,則標準模型的能量等級可以有效直到普朗克尺度(1016 TeV)。
許多理論學家預測新的物理學會建構在標準模型之上能量在TeV的尺度,基於不足的標準模型性質。希格斯粒子(或其他的電弱對稱機制)可能的最大質量是1.4 TeV;除了這一點,標準模型變的不相容,因為統一性違反了一些散射的過程。許多超對稱性的模型預測出最輕的希格斯粒子的質量比現實驗在高一點,大約120 GeV或者更低。
9維至8維-五期希格斯玻色子的能量(eV),大小(cm)及分裂結構表
第9維(含第8維)
的「希格斯場」
宇宙時間:10秒至10秒
五期希格斯玻色子
單位能量(eV)及大小(cm)
時空維度本質:
能量:2.9812×102 4eV至6.7784×1011
波長:6.62×10-30cm至1.83×10-16cm(×2p)(注1,2)
普朗克(單位)能量:
1.2211×1028eV
普朗克(單位)長度:
1.616×10cm 的分裂次數
第9維
「希格斯場」-前期
二次大爆炸(大爆脹)
宇宙時間:
10秒-10秒
第9維
「希格斯場」-中期
宇宙時間:
10秒至10秒
第9維
「希格斯場」-後期
宇宙時間:10秒至10秒
(電,弱力統一場)
【註:10秒時,第3代:夸克
被禁閉(表2-1註:4),產生
高能量超子,第8維時空誕生】
第五期希格斯玻色子
希格斯玻色子:能量及大小
7.453×10eV至1.819×1020eV
2.6476×10cm至1.084×1025cm
衰變並結合為-第10,9代-夸克
第四期希格斯玻色子
希格斯玻色子:能量及大小
1.819×1020至4.4423×1016eV
1.084×1025cm至4.442×1022cm
衰變並結合為-第8,7代-夸克,
第三期希格斯玻色子
希格斯玻色子:能量及大小
4.4423×1016eV至1.0845×1013eV
4.442×1022cm至1.8194×1018cm
衰變並結合為-第6,5代-夸克,
第二期希格斯玻色子
希格斯玻色子:能量及大小
1.0845×1013至1.6946×1011eV
1.8194×1018cm至1.1644×1016cm
衰變並結合為-第4,3代-夸克,
第一期希格斯玻色子
希格斯玻色子:能量及大小
1.6946×1011eV;7.3165×1016cm
衰變並結合為-第2,1代-夸克,
五期希格斯玻色子存在於所有
規範粒子中,是10代夸克及
10代電子,微中子(即輕子)的
質量來源
第五期-
自普朗克能量分裂14至16次(1.22×10eV÷2至÷2)
時空維度能量:
2.9812×10eV至7.2783×1020eV
時空維度波長:
6.62×10cm至2.71×1026cm
上述能量區為:
本宇宙二次大爆炸區(大暴脹區)
第四期-
自普朗克能量分裂26至38次(1.22×10eV÷2至÷2)
時空維度能量:
7.2783×1020至1.7769×1017eV
時空維度波長:
2.71×1026至1.11×10-22cm
第三期-
自普朗克能量分裂38至50次(1.22×10eV÷2至÷2)
時空維度能量:
1.7769×1017eV至4.3382×1013eV
時空維度波長:
1.11×10-22至4.55×10-19cm
第二期-
自普朗克能量分裂50至56次(1.22×10eV÷2至÷2)
時空維度能量:
4.3382×1013至6.7784×1011eV
時空維度波長:
4.55×10-19至2.911×1017cm
第一期-
自普朗克能量分裂56次
(1.22×10eV÷2)
時空維度能量:
6.7784×1011eV至6.2619×1011eV
時空維度波長:
1.83×1016cm(×2p)至
1.98×1016cm(×2p)(表2-1注1,2)
能量較低的
第2期希格斯玻色子分裂組合成為: t』,b』,t,b夸克. 而
第2期WWZ弱玻色子
分裂為τ』電子及τ電子,
當分裂出第3代t,b夸克及τ電子時,即第8維時空的誔生
(第4代t』,b』,夸克及第4代τ』電子,因能量太高尚未發現)
標準模型
粒子物理學在上個世紀50年代,經歷了一個短暫的困難時期,按照諾貝爾獎得主,電弱統一理論提出者之一的斯蒂芬·溫伯格的話來說那是「一個充滿挫折與困惑的年代」,幾乎當時已經應用的理論都遇到了很大的問題。這些困惑激勵著物理學家們給出新的解答,從60年代開始,基於楊-米爾斯的非阿貝爾規範場理論,逐步構建完成了現代的標準模型理論。今天,標準模型早已成為粒子物理學的主流理論,它的很多預言不斷為一個又一個激動人心的實驗成果所證實。標準模型是一套描述強作用力、弱作用力及電磁力這三種基本力及組成所有物質的基本粒子的理論。它屬於量子場論的範疇,但是沒有描述重力。
標準模型包含費米子及玻色子兩類——費米子為擁有半整數的自旋並遵守泡利不相容原理(這原理指出沒有相同的費米子能佔有同樣的量子態)的粒子;玻色子則擁有整數自旋而並不遵守泡利不相容原理。簡單地說,費米子組成物質的粒子,而玻色子負責傳遞各種作用力。電弱統一理論與量子色動力學在標準模型中合併為一。這些理論都基於規範場論,即把費米子跟玻色子配對起來,以描述費米子之間的力。由於每組中介玻色子的拉格朗日函數在規範變換中都不變,所以這些中介玻色子就被稱為「規範玻色子」。
標準模型所包含的玻色子有:負責傳遞電磁力的光子;負責傳遞弱核力的W及Z玻色子;負責傳遞強核力的8種膠子。
希格斯玻色子
希格斯玻色子也是一種玻色子,然而它與上述這些規範玻色子不同,希格斯粒子負責引導規範變換中的對稱性自發破缺,是慣性質量的來源,因此並不是規範玻色子。那麼為何質量問題如此重要呢?要解答這個問題,必須回到20世紀60年代理論探索的開始階段。在研究過程中,楊-米爾理論無論應用到弱還是強相互作用中所遇到的主要障礙就是質量問題,由於規範理論規範對稱性禁止規範玻色子帶有任何質量,然而這一禁忌卻與實驗中的觀測不相符合,如果不能解決質量問題,將使得整個研究失去基礎。一開始人們試圖通過自發對稱破缺機制,即打破規範理論中對拉氏量對稱性的嚴格要求,使得物理真空中的拉氏量不再滿足這種對稱性,然而到了1962年,每一個自發對稱性破缺都被證明必定伴隨著一個無質量無自旋粒子,這無疑也是不可能的。1964年,英國物理學家希格斯(Higgs)解決了這個問題,使得自發對稱性破缺發生時,那個無質量無自旋粒子仍然存在,但它將變成規範粒子的螺旋性為零的分量,從而使規範粒子獲得質量。這一方法被今天的標準模型所借鑒,標準模型通過引入基本標量場——希格斯場來實現所謂希格斯機制。通過希格斯場產生對稱性破缺,同時在現實世界留下了一個自旋為零的希格斯粒子。
這樣我們也就明白了為何希格斯粒子如此重要的原因,可以說它是整個標準模型的基石,如果希格斯粒子不存在,將使整個標準模型失去效力。
萍蹤難覓
然而希格斯粒子的真面目卻始終無緣識荊,有過幾次,人們似乎已經發現了希格斯粒子的蹤影,然後它卻似乎是故意在人們面前閃現一下影子,然後就如同鬼魅般消失在幽暗之中了。
希格斯玻色子
2000年,位於瑞士的歐洲核子研究中心(CERN)的工作人員通過世界上最大的正負電子對撞機LEP攫取了115GeV的希格斯粒子,但是他們當時的統計數據不足以做出任何確定的推論。
另一次在2003年,物理學家試圖通過位於美國芝加哥的費米實驗室的正負質子對撞機,讓質子與反質子相互對撞分析出希格斯粒子的運動軌跡,試圖證實或否定CERN先前的實驗結果。但是由於先前計劃從舊實驗中回收反質子的方案並不可行,而且存在已有二十年之久的正負質子對撞機同樣也到了更換的階段,需要很長的時間來修復,因此費米實驗室的研究遇到了一定的挫折。
然而人們似乎已經下定決心一定要找到這個神秘的粒子。2008年8月,靠近瑞士和法國邊境的歐洲核子研究中心將開始運行新的大型質子對撞機(LHC)。這架大型質子對撞機安放在位於地下175米深處,周長約為27公里的隧道中,計劃造價約為80億美元。計劃實施時,將有來自34個國家150個研究實驗室近2000名科學家參加。樂觀的估計,將在2010年前後提供一個確切的答案。
於2003年開始興建的歐洲大型強子對撞機位於法國和瑞士邊境地區地下175米深、約27公里長的環形隧道中,耗資總計約20億美元,預計將於2008年6月正式開始運行。屆時,它將憑藉能使單束粒子流能量達到7萬億電子伏特而成為世界上能級最高的對撞機。科學家普遍期望在這一對撞機的幫助下,能夠發現希格斯玻色子。
不過希格斯認為,迄今已運行多年的美國費米實驗室的萬億電子伏特加速器可能已經獲得了希格斯玻色子存在的數據。希格斯說,希望能在迎來自己80歲生日前證實希格斯玻色子的存在。他幽默地說:「如果屆時還是沒有發現,那我只能祝願自己活得再長久一些了。」但他強調,如果總是不能證實希格斯玻色子的存在,那麼他將「非常、非常困惑」,因為他「無法想象除此之外還能怎樣解釋物質是如何獲得質量的」。
物理學家們懷著對科學的熱愛和虔誠,一直致力於理解物質的真正本質,完成對所有物理現象的統一理論,從而獲得整個世界的終極知識。
最新發現
美國物理學家於2011年7月27日報告說,他們已大幅度縮小了希格斯玻色子的搜尋範圍,困擾物理學界40多年的「希格斯玻色子存在之謎」有可能於今年九月末揭開。
美國費米國家實驗室的物理學家在歐洲高能物理學會議上報告說,他們利用實驗室的正反質子對撞機模擬宇宙大爆炸狀態,分析撞擊中產生的數千億粒子。他們成功將隱藏的希格斯玻色子質量範圍確定在110至155Gev/c間。按計劃,到2012年9月末他們可能採集足夠數據,得出最終結論。
2012年7月22日,歐洲核子研究中心根據大型強子對撞機的實驗數據,也發現了希格斯玻色子存在的線索,他們認定,150至450Gev/c區間並非希格斯玻色子的質量區間。
2012年7月2日,美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室宣布,該實驗室最新數據接近證明被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子的存在。
2012年7月4日早晨9點,歐洲核子中心宣稱:我們(用大型強子對撞機LHC)發現了一個新粒子,它很有可能就是希格斯粒子。發布會的高潮是ATLAS(LHC上4個大型探測器之一)實驗組的發言人法比奧拉·吉亞諾蒂(Fabiola Gianotti)在屏幕上打出一個尖峰,「置信區間為5個標準差」,這意味著粒子不存在的幾率只有350萬分之一(根據CERN的最新消息,希格斯粒子的置信區間已達到了5.9個標準差,也就是說,這個粒子不存在的幾率從2012年7月4日的350萬分之一降到了5.5億分之一)。
Gev/c是基本粒子質量的一個單位,其中Gev是10億電子伏特,c是光速的平方。根據愛因斯坦的質能公式,物質的能量等於質量乘以光速的平方,因此,以電子伏特為單位的能量除以光速的平方,就用來衡量粒子的質量。
希格斯玻色子是物理學基本粒子「標準模型」理論中最後一種未被發現的基本粒子,其自旋為零,其他粒子在希格斯玻色子作用下產生質量,為宇宙形成奠定基礎。迄今為止,「標準模型」預言的其他粒子都已發現,但希格斯玻色子的存在尚未在實驗中證實,它又被稱為「上帝粒子」。一旦研究證實希格斯玻色子不存在,「標準模型」理論將被推翻。
歐洲核子研究中心(CERN)2013年3月14日發布公告稱,對更多數據的分析顯示,該中心2012年宣布發現的一種新粒子「看起來越來越像」希格斯玻色子。
CERN2012年7月4日宣布,該中心的兩個強子對撞實驗項目——ATLAS和CMS發現了同一種新粒子,它的許多特徵與科學家尋找多年的希格斯玻色子一致。
物理學標準模型預言了62種基本粒子的存在,其他粒子都已被實驗所證實,只有希格斯玻色子未得到確認。由於它極其重要又難以找到,故被稱為「上帝粒子」。
根據最新公告,科學家分析了比2012年的研究多兩倍半的數據,計算新粒子的量子特性以及它與其他粒子之間的相互作用,結果「強有力地表明它就是希格斯玻色子」。
但CERN表示,還無法判斷它到底是標準模型中的希格斯玻色子,還是其他理論預測的好幾個最輕的玻色子的組合。要弄清這個問題,還需要大型強子對撞機搜集更多數據,對各種衰變模式進行分析,「找到這個答案需要時間。」
對這一重大發現做出重大貢獻的大型強子對撞機已於2013年2月中旬進入第一次長期停機維護,CERN將對包括大型強子對撞機在內的整個系列加速器裝置進行維護和升級。
停機期間很多實驗工作將繼續進行,其中包括對大型強子對撞機收集的新粒子數據進行分析。大型強子對撞機預計於2015年再次啟動,屆時其對撞能量將提高到設計最高能量——每粒子束流7萬億電子伏特。
博客傳聞
北京時間2010年7月13日,幾家國外媒體報道了義大利帕多瓦大學物理學家托馬索·多里戈日前發表的個人博客文章。文中稱美國費米實驗室的萬億電子伏加速器(Tevatron)很可能已經發現了希
希格斯玻色子

  希格斯玻色子

格斯玻色子,即所謂的「上帝粒子」。但14日清晨,《新科學家》卻登文闢謠,幾乎同時,各媒體紛紛跟進,多里戈亦更新博文以正視聽。一時間,捲入者各執一詞,討論版沸沸揚揚。
多里戈的博客名為《量子日記生還者》,其自稱是一名實驗粒子物理學家,與歐核中心(CERN)的CMS實驗小組以及美國費米國家實驗室的CDF小組有協作關係。這篇題為「有關發現希格斯粒子的傳聞」的博文早在2012年7月9日就已掛到網上,其中那段備受爭議的文字是:「我從兩個不同的、可能是獨立的信息源打聽到,一萬億電子伏加速器實驗即將公布一些發現輕微希格斯波粒子信號的證據,一個信息源稱發現了『三倍標準差效應』,而另一個信息源並沒有明確指出這一發現,只是表示實驗得到了一個意外的結果。」
希格斯玻色子
或許當時這段令人既興奮又疑惑的文字夾雜在篇幅龐大的數據分析中不易被人發現,直到13日經《每日電訊報》《物理學家組織網》等主流媒體或科學網站報道可能已經發現了希格斯玻色子后,才惹出大範圍的爭議。
多里戈所謂的「三倍標準差效應」,是指一種關於結果確定性的統計數據,如果他獲得的數據屬實,從統計學上講該實驗的結果就有99.7%的可能性是發現了希格斯玻色子。通常,一個「五倍標準差效應」(正確的可能性達99.9999%)才能被認為確定性的程度已高到足以證明一個完全合理的新發現,一個「三倍標準差效應」不具有足夠確定性,但仍能意味著這是希格斯玻色子存在的一個強有力證據。這正是科學類媒體加深關注的原因。
儘管對事件進行一手報道的幾家媒體語氣還算客觀,甚至有些模稜兩

希格斯玻色子

希格斯玻色子
可,但經幾手轉載加工后的文章則顯得不那麼冷靜,標題做得更是鐵板釘釘,由此引發輿論與學界的軒然大波也就在所難免。一時間多里戈的博客幾乎被尋找各自證據的人踏破。
14日,題為《「上帝粒子已發現」之說實無根據》的文章赫然登載於英國《新科學家》網站頭條。文章稱,正在都靈參加2010年粒子物理與宇宙學國際研討會的物理學家們,對「上帝粒子被發現」的消息十分疑惑。《物理學家組織網》也隨後查證說,多里戈並不是希格斯玻色子研究團隊的成員。
被捲入事件的主角——費米實驗室,發布在推特(Twitter)上的言辭更是分外犀利:「這就是一為求名氣的博客作者散布的謠言,僅此而已。」
《紐約時報》卻能以相對平和的心態看待此事,其描述是:可能的確還沒達到能發現希格斯玻色子的數據規模,但如果加以證實,仍將能解開宇宙物質與反物質的反對稱性之謎。
面對強大的質疑聲浪,肇事者多里戈再發博文,指出自己的物理分析一貫清晰詳盡,其又拿出了大量嶄新的圖表數據予以佐證。儘管與之前相比語氣審慎了許多,但他依舊聲言,關於這一主題的更多信息會在當月召開的巴黎高能物理國際會議上披露出來。
詭異情況
歐洲大型歐洲大型強子對撞機(LargeHadronCollider 簡稱LHC)實驗結果顯示,找到了希格斯玻色子存在的證據。但是,費米國家實驗室也在進行相關研究,根據2011年6月10日費米實驗室提交給《物理評論快報》的文章內容,該實驗室的科學家Dmitri Denisov敘述:我們並沒有看到相關的信號特徵,如果希格斯玻色子確實存在,根據現階段實驗程序,我們應該會從加速器的數據上讀出來,但是我們審視了全部的數據,就是沒有發現該出現的東西,也就是說,本該出現的信號消失了,這是個匪夷所思的現象。
針對費米實驗室發布的數據,歐洲核研究結構的發言人詹姆斯·吉利斯(James Gilies)在瑞士的日內瓦回應說:由該機構負責運行的歐洲大型強子對撞機的粒子加速器所取得的階段性成果還不適宜公布,但可以肯定的是會在接下來的數周時間內進行進一步的數據解析,而費米實驗室則太早將數據的解讀分析進行發布。
接著,吉利斯認為歐洲大型強子對撞機(LHC)的實驗成果會在今年夏天進行公布,同時也暗示說:LHC取得的數據和費米實驗室公布的數據有些不同之處,這些不同之處也使得LHC的科學家們更有信心用更加有說服力的證據證明上帝粒子是存在的。
接近證明
2012年7月2日, 美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室宣布,該實驗室最新數據「強烈表明」被稱為「上帝粒子」的希格斯玻色子的存在,不過這些數據只是接近證明它的存在。有專家稱,如果真能找到希格斯玻色子存在的直接證據,有關發現將獲得諾貝爾獎。由於希格斯玻色子是最後一種未被發現的基本粒子,對完善粒子物理學理論「大廈」有重要意義。一旦它被證偽,「標準模型」理論「大廈將傾」。科學界相信它的存在並認為發現它只是時間問題。
7月4日,CERN舉行專題討論會與新聞發布會宣布,CMS發現質量為125.3±0.6GeV的新玻色子,標準差為4.9;ATLAS發現質量為126.5GeV的新玻色子標準差為4.6。物理學者認為這兩個粒子可能就是希子。CERN的所長說:「從一個外行人的角度來說,我們已經發現希子了;但從一個內行人的角度來說,我們還需要更多的數據。」一旦將其它種類的CMS相互作用納入計算,這兩個實驗達到局部顯著性差異5個標準差──錯誤概率低於百萬分之一。在新聞發布之前很長一段時間,兩個團隊彼此之間不能互通訊息,這樣才能確保每一個團隊得到的結果不會受到另一個團隊的影響而發生任何偏差,這也可以讓兩個團隊各自獨立得到的研究結果可以彼此相互核對。如此規格的證據,通過兩個被隔離團隊與實驗的獨立確定,已達到確定發現所需要的正式標準。CERN的治學態度非常嚴謹,不願意引人非議;CERN表明,新發現的粒子與希子相符,但是物理學者尚未明確地認定這粒子就是希子,仍舊需要更進一步搜集與分析數據才能夠做定論。換句話說,從實驗觀測顯示,新發現的玻色子可能是希子,很多物理學者都認為非常可能是希子,現已經證實有一個新粒子存在,但仍舊需要更進一步研究這粒子,必需排除這粒子或許不是希子的任何可疑之處。
2012年7月31日,CERN的CMS小組和ATLAS小組分別提交了新的偵測結果的論文,將這種疑似希格斯波色子的粒子的質量確定為CMS的125.3 GeV/c2(統計誤差:±0.4、系統誤差:±0.5、標準偏差:5.8)和ATLAS的126.0 GeV/c2(統計誤差:±0.4、系統誤差:±0.4、標準偏差:5.9)。

新證據支持

據國外媒體報道,3月14日,物理學家宣稱,2012年大型強子對撞機(LHC)發現的一種新粒子就是希格斯玻色子,這種長期尋找的神秘粒子將解釋其它粒子如何獲得質量。
這項發現是在大型強子對撞機實驗中證實的,在實驗中質子以接近光速的速度環繞瑞士和法國地下一個27公里長的環狀隧道運行,希格斯玻色子是物理學標準模型中唯一尚未找到的粒子,由於它極其重要又難以找到,因此也被稱為「上帝粒子」。
科學家指出,希格斯玻色子得以證實,這將在科學界產生廣泛而深遠的影響,以下是六個最重要的影響:長期以來,希格斯玻色子被認為是揭曉質量的神秘起源,該粒子與「希格斯場」密切相關,從理論角度上講,希格斯場遍布整個宇宙。當其它粒子穿過希格斯場時,它們就獲得質量,這與游泳者在水池中游泳全身變濕的道理一樣。
2012年宣稱發現希格斯玻色子時美國哈佛大學物理學家Joao Guimaraes da Costa說:「希格斯機制將使我們理解微粒如何獲取質量,如果不存在這樣的機制,任何事物都將沒有質量。」
物理學家宣布這種最新粒子就是希格斯玻色子將進一步證實希格斯機制是微粒獲取質量的正確途徑。加州理工學院物理學教授瑪麗亞-斯皮羅普說:「這項發現表明質量如何起源於量子等級。」標準模型是描述宇宙非常微小成分的粒子物理學規範性理論,標準模型所預測的每一種粒子都已發現,但除了希格斯玻色子。
歐洲核子研究委員會研究員喬納斯-斯特朗伯格說:「這是標準模型中未發現的部分,通過發現希格斯玻色子,將進一步證實了該理論的正確性。」迄今為止,希格斯玻色子與標準模型所預測的情況相匹配,儘管如此,標準模型並非完整,它並不包含重力。例如:遺漏了構成宇宙98%物質成分的暗物質。
3月14日費米實驗室緊湊型μ子螺旋型磁譜儀(CMS)主管帕蒂-麥克布賴德說:「發現標準模型中存在希格斯玻色子這一明顯證據仍不能完全理解宇宙,目前我們仍無法理解為什麼引力如此虛弱,我們必須解決神秘的暗物質之謎,現在令人滿意的是更進一步地證實這個48年歷史的標準模型理論。」證實發現希格斯玻色子將有助於解釋宇宙中的兩種基礎作用力如何發生交互作用——電磁作用力控制帶電粒子之間的交互作用;弱作用力與放射性衰變有關。 自然界每一種作用力都與粒子有關,與電磁關聯的粒子是光子,一種微型無質量的粒子。弱作用力與W玻色子和Z玻色子緊密相連,它們具有一定的質量。希格斯機制被認為與弱作用力密切相關。
斯特朗伯格說:「如果你引入了希格斯場,W玻色子和Z玻色子將與希格斯場進行混合,並獲得了質量。這將解釋為什麼W玻色子和Z玻色子擁有質量,同時在弱電作用力中將電磁和弱作用力結合在一起。」超對稱性理論受發現希格斯玻色子的影響,該理論假定每一個已知粒子都擁有「超對稱粒子」,且具有輕微的特徵差異。之所以超對稱性理論倍受關注是因為它能夠規範統一自然界其它作用力,甚至提供構成暗物質的候選粒子。迄今為止科學家僅發現標準模型中的希格斯玻色子是候選粒子,再沒有發現任何具有超對稱性粒子的線索。大型強子對撞機是世界上最大的粒子加速器,是由歐洲核子研究委員會(CERN)斥資100億美元建造的,它用於探測曾抵達地球的較高能量,發現希格斯玻色子是該儀器的最主要目標之一。科學家最新宣稱發現希格斯玻色子將很大程度地肯定了大型強子對撞機的有效性,以及多年以來科學家們的工作。加州理工學院物理學教授瑪麗亞-斯皮羅普說:「這項發現解釋了質量如何源自量子等級,它是我們建造大型強子對撞機的理由,這是一項空前未有的科學項目。」科學家稱,發現希格斯玻色子開啟了之前不可能存在的新型計算模式,其中暗示著未來數十億年之後將出現宇宙大災難。希格斯玻色子的質量是評估預示未來空間和時間的重要部分,其質量大約是質子的126倍,從根本上希格斯玻色子需要建立一個不穩定動蕩的宇宙,未來數十億年之後將發生一場宇宙大災難。2月份召開的美國科學促進會年會上,費米國家實驗室理論物理學家約瑟夫-林肯說:「這項評估計算告訴我們未來數十億年將出現一場宇宙大災難,我們生存的宇宙本質上是不穩定的,未來幾十億年的某一時刻宇宙將消亡。」

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