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???? “我覺得我們已經(jīng)得到它了。你同意嗎？” 在日內(nèi)瓦，面對座無虛席的觀眾，歐洲核子研究所所長洛夫?霍耶爾宣布：兩個(gè)為大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）工作的獨(dú)立團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)確定發(fā)現(xiàn)了希格斯玻色子（又名“上帝粒子”）。 準(zhǔn)確地說，是發(fā)現(xiàn)的概率超過99％，按照科學(xué)家們的說法，至少目前他們已經(jīng)可以預(yù)計(jì)發(fā)現(xiàn)存在一種在希格斯玻色子位置上的全新粒子。 在歐洲的另一端，英國物理學(xué)家霍金也通過視頻表達(dá)了對這一成果的肯定。早年，他曾經(jīng)和友人下注，打賭這種粒子不會存在。“我與美國密歇根大學(xué)的戈登?凱恩打賭，希格斯粒子不會被發(fā)現(xiàn)。不過就在剛才，似乎我已失去了100美元。”在視頻中，這位70歲的理論物理學(xué)家賭輸了錢貌似遺憾，但嘴角邊閃爍著微笑。他表示，事實(shí)上，他很高興希格斯粒子成功被發(fā)現(xiàn)，甚至給提出這一理論的英國物理學(xué)家彼得?希格斯提前授予了“諾貝爾物理學(xué)獎提名”。 對于普通民眾來說，希格斯玻色子聽起來甚為陌生，但是對于物理界來說，這可是一個(gè)里程碑式的發(fā)現(xiàn)，其重要性不亞于人類登上月球。 一直在“逃”的“上帝粒子” 宣布這次重要發(fā)現(xiàn)后，現(xiàn)場特地邀請到四位在20世紀(jì)60年代幫助希格斯理論發(fā)展的理論家，其中也包括彼得?希格斯本人。在宣布發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子的時(shí)候，這位來自英國的科學(xué)家喜極而泣。 83歲高齡的希格斯穿著白襯衫和灰西裝，接受在場人士的起立鼓掌。他激動地說：“這真的是我生命中最不可思議的奇跡。 40多年前，我根本沒有想過，這一天會在我的生命中發(fā)生。因?yàn)槟菚r(shí)候，人們根本不知道到哪里去尋找希格斯玻色子。所以，我非常高興地得知，這是真實(shí)存在的粒子，并且有足夠證據(jù)讓科學(xué)家們宣布這一發(fā)現(xiàn)?！?p> 就是這位理論物理學(xué)家，提出了在物理界大名鼎鼎的“上帝粒子”，他希望借此來解釋為什么我們的宇宙中物體存在質(zhì)量？為什么星系、行星和人類有生存權(quán)？這種粒子對于研究物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型乃至世界的存在，都甚為重要。 自然界究竟如何生成的？我們?yōu)槭裁创嬖谟谶@世界之上？對普通人來說，這也許是哲學(xué)范圍的話題，但是對于物理學(xué)家來說，他們需要從專業(yè)角度來考慮：是什么樣的力量讓世界變成當(dāng)今之模樣的？到底是什么讓人類可以生存于這世上？ 物理學(xué)中一般認(rèn)為，自然界中物體之間的相互作用力可以劃分為4種：即引力（重力）、電磁力、強(qiáng)相互作用力和弱相互作用力。 自從愛因斯坦的相對論解決了重力問題之后，理論物理學(xué)家開始嘗試建立統(tǒng)一的模型，以期解釋通過后3種力相互作用的所有粒子，這就是物理界中的標(biāo)準(zhǔn)模型。該模型把基本粒子分為夸克、輕子和玻色子3大類，預(yù)言了62種基本粒子的存在。 在粒子世界里，自旋為整數(shù)的粒子稱為玻色子，如光子、膠子的自旋都是1。自旋為半整數(shù)的粒子稱為費(fèi)米子，如電子、夸克、中微子的自旋都是1/2。希格斯粒子屬于玻色子，因?yàn)樗淖孕?，這也是目前知道唯一自旋是0的玻色子。 希格斯玻色子被認(rèn)為是整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型的基石。在英國科學(xué)家彼得?希格斯之前，物理界的標(biāo)準(zhǔn)模型有一個(gè)致命缺陷—它所演繹出的世界里沒有質(zhì)量。直到1964年，希格斯才提出了希格斯場的存在。 但“上帝粒子”的提出挫折不斷。1964年的一天，希格斯正在蘇格蘭高地上行走時(shí)，突然萌發(fā)了“上帝粒子”這么一個(gè)概念。隨后，他撰寫了兩篇論文，第二篇論文一度遭到了設(shè)在歐洲的核研究組織的《歐洲物理學(xué)快報(bào)》的拒絕。 根據(jù)希格斯的理論，希格斯玻色子是其他粒子形成質(zhì)量的基礎(chǔ)。它們在希格斯玻色子構(gòu)成的“希格斯場”中存在，受其作用而產(chǎn)生慣性，最終才有了質(zhì)量；之后才有了其他粒子在除引力外的另3種力的框架中相互作用，最終形成物理的“標(biāo)準(zhǔn)模型”。因其重要，物理學(xué)家們也將希格斯玻色子稱為“上帝粒子”，正因有它的存在，才有了質(zhì)量，才有了其他粒子，進(jìn)而才創(chuàng)造了現(xiàn)在這個(gè)世界。 隨著現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家已經(jīng)可以把加速器越造越大，標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的未知粒子全都在實(shí)驗(yàn)中現(xiàn)身，只有這個(gè)最重要的希格斯玻色子仍然找不到，直至近日。 發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”有賴大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC） 大型強(qiáng)子對撞機(jī)（LHC）的出現(xiàn)，讓實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家們的努力為理論物理學(xué)家們的研究帶來了新的曙光。 LHC是價(jià)值數(shù)十億美元的機(jī)器，在其初期遭受了無數(shù)的失誤和挫折。然而，隨著越來越多的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這個(gè)機(jī)器給物理界帶來了很多希望。 意大利的一位物理學(xué)家表示：“堅(jiān)持LHC和該實(shí)驗(yàn)，將帶來奇跡。我認(rèn)為，我們的工作遠(yuǎn)超越它的設(shè)計(jì)。” 事實(shí)上，物理學(xué)家們在去年就看到了有關(guān)希格斯玻色子的一線曙光，但直到上周他們才得到確鑿的證據(jù)。研究人員在類希格斯玻色子衰變?yōu)橐粚庾拥倪^程中觀測到了信號，這個(gè)過程是LHC在記錄下的億萬次質(zhì)子對撞實(shí)驗(yàn)中，窺測到希格斯玻色子的最簡明的方法。 研究人員表示，這批數(shù)據(jù)包含了“足夠多的”碰撞事件，加速電壓約為125千兆電子伏，與去年數(shù)據(jù)得到的值相同。同樣的信號在希格斯玻色子的其他衰變通道中也被觀測到，例如類希格斯玻色子衰變成四個(gè)輕子的過程。 為了尋找希格斯玻色子，總共有兩個(gè)LHC團(tuán)隊(duì)在做相關(guān)研究，一個(gè)團(tuán)隊(duì)是尋找希格斯玻色子，另外一個(gè)團(tuán)隊(duì)則尋找緊湊型μ介子螺線管（Compact Muon Solenoid ，簡稱CMS），這兩個(gè)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立工作，互不聯(lián)系，他們都不知道對方會拿出什么樣的結(jié)果。 然而，兩方的結(jié)果達(dá)到了驚人的一致。達(dá)拉斯的南衛(wèi)理公會大學(xué)的ATLAS團(tuán)隊(duì)成員兼物理學(xué)家雷沙德說道：“有趣的是，這本來是相抵觸和相互競爭的兩組實(shí)驗(yàn)，但基本上有相同的結(jié)果，這提供了額外的確認(rèn)。” 理論物理學(xué)家們堅(jiān)持只有當(dāng)置信度高于5-sigma時(shí)，才能稱之為發(fā)現(xiàn)，因?yàn)?-sigma意味著發(fā)生錯(cuò)誤的概率小于0.00003%。ATLAS探測器和CMS探測器分別觀測到了介于4.5到5sigma之間的置信度，距離可信的結(jié)果僅一步之遙。該結(jié)果與位于伊利諾伊州費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室、如今已經(jīng)棄置的萬億電子伏特加速器（Tevatron）曾經(jīng)的結(jié)果相符合，可以說，幾組結(jié)果，已經(jīng)證明接近“發(fā)現(xiàn)”“上帝粒子”的邊緣。 在基于LHC的大型離子對撞機(jī)實(shí)驗(yàn)（A Large Ion Collider Experiment，簡稱ALICE）項(xiàng)目當(dāng)中，大衛(wèi)?埃文斯是英國團(tuán)隊(duì)隊(duì)長。兩組實(shí)驗(yàn)的5-sigma結(jié)果，超出了許多物理學(xué)家預(yù)想，也包括埃文斯在內(nèi)。埃文斯還曾預(yù)測團(tuán)隊(duì)會繼續(xù)公布4-sigma的結(jié)果，因?yàn)樾铝Ｗ右揭暈樾掳l(fā)現(xiàn)而并非僥幸，習(xí)慣上就不能缺少嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果令人驚喜。埃文斯說：“比我預(yù)想的要好，我認(rèn)為我們可以說希格斯是在這里的。它是存在的?！卑Ｎ乃拱堰@個(gè)比預(yù)期要好的結(jié)果歸因于“LHC做了出色的工作”和“從12月以來兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在改善分析方面做了出色的工作”。 盡管發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”是一個(gè)歷史性的里程碑，但對于物理學(xué)家們來說，還有大量的工作擺在面前，他們還要嘗試確認(rèn)新發(fā)現(xiàn)的粒子身份、進(jìn)一步探索其屬性。其中一項(xiàng)最重要的工作就是確定這種粒子是否表現(xiàn)為提供質(zhì)量的希格斯玻色子，或者更確切地說，是否就是標(biāo)準(zhǔn)模型中預(yù)測的希格斯玻色子?？茖W(xué)家們首要的任務(wù)是，精確觀測這種粒子在LHC的探測器中產(chǎn)生和衰變的不同方式。由于標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)言的未知粒子可能會干擾相關(guān)的量子力學(xué)行為，希格斯玻色子產(chǎn)生和衰變的速率也會隨之改變。 霍金打賭總是輸 對于著名物理學(xué)家霍金來說，盡管現(xiàn)在他對同行彼得?希格斯的理論表示贊賞，但他曾經(jīng)打賭：“上帝粒子”不可能存在?；艚鸹貞洠菚r(shí)候他與美國密歇根大學(xué)的物理學(xué)家戈登?凱恩打賭，這種粒子不會被發(fā)現(xiàn)。 而據(jù)凱恩回憶說，與霍金打賭是在一次學(xué)術(shù)大會上，當(dāng)時(shí)幾名物理學(xué)家在用餐時(shí)討論歐洲核子研究中心是否能延長大型正負(fù)電子對撞機(jī)(找到新粒子的大型強(qiáng)子對撞器的前身)的使用期限，霍金調(diào)皮地發(fā)表了自己的看法，并拿出100美元作賭注。 霍金賭注剛下，物理學(xué)界就議論紛紛，反應(yīng)最為激烈的莫過于希格斯本人。他悲痛地回應(yīng)說，霍金的挑戰(zhàn)“就像是在批評已經(jīng)去世的戴安娜王妃”。希格斯說，霍金“把粒子物理學(xué)的理論與重力學(xué)扯在一起，沒有任何一位理論學(xué)派粒子物理學(xué)家會認(rèn)為這是正確”。 如今，因?yàn)榇蛸€而贏得100美元的戈登?凱恩表示：“我一直堅(jiān)信希格斯玻色子一定會被找到。如今，這一對希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)真是太棒了。它證實(shí)了長久以來的猜想，進(jìn)一步加強(qiáng)了粒子物理‘標(biāo)準(zhǔn)模型’的事實(shí)根據(jù)?！痹谒磥?，這一次的打賭獲勝無異于錦上添花。 希格斯還高興地表示，在宣布發(fā)現(xiàn)新粒子后，霍金曾與他聯(lián)系并表示支票已寄出。希格斯說：“他不僅是給我一個(gè)人錢。我想他還會寄100美元給密歇根大學(xué)的戈登?凱恩?！?p> 實(shí)際上，這已經(jīng)是霍金輸?shù)舻牡谒膫€(gè)賭了。他曾經(jīng)跟另一位物理學(xué)家基普?索恩“豪賭”過3回—第一回，賭天鵝座 X-1 雙星是否包含黑洞；第二回，賭宇宙中有沒有裸奇點(diǎn)；第三回，賭的則是黑洞會不會徹底抹殺信息。霍金三賭皆輸—加上這一次，霍金的運(yùn)氣實(shí)在夠差的。
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