一颗粒子穿过“希格斯场”好比是来了一位大明星，开始打破平静的局面。 CMS实验的巨大探测器，是LHC找到希格斯玻色子的主要设备之一。 慢下来的基本粒子“夸克”在强相互作用下，抱团组成了质子、中子等粒子，质子和中子又组成了原子核，原子核与电子在电磁力作用下又形成了原子，原子构成分子，由此形成了我们所见到的大千世界。 根据对希格斯粒子性质的预言，希格斯粒子的自旋为零，是一种玻色子，所以又把希格斯粒子称为希格斯玻色子。 如果没有希格斯粒子，其他的基本粒子就会仍然以光速运行，不能聚合在一起，我们的宇宙将仍然是一锅沸腾的基本粒子汤，根本不能组成物质，生命也无从谈起。 “标准模型”预言了62种基本粒子的存在，其中61种粒子已获实验证实，而希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子，也是解释物质质量之谜的最重要粒子。由于它难以寻觅又极为重要，因此也被称为“上帝粒子”，是半个世纪以来科学家们苦苦追求的目标。 一颗粒子穿过“希格斯场”好比是来了一位大明星，开始打破平静的局面。 希格斯理论提出，在宇宙诞生的最初，并没有希格斯粒子的存在，其他的各种基本粒子都如光子一般，以光速横冲直撞。宇宙诞生十几秒后，希格斯粒子诞生，形成了“希格斯场”。除了光子，其他的基本粒子与希格斯粒子发生碰撞后，就如同轻巧的棉花吸饱了水分一般，获得了质量，而速度就慢下来了。 斯蒂芬·温伯格 1964年，希格斯等人提出了“希格斯机制”的概念，在理论上解决了这个问题。希格斯们认为宇宙间遍布“希格斯场”，基本粒子在与希格斯场的相互作用下获得了质量，而形成希格斯场的就是一种新的粒子，被命名为希格斯粒子。 如何寻找希格斯粒子？ CMS实验的巨大探测器，是LHC找到希格斯玻色子的主要设备之一。 科学杂志《新科学家》撰文写道：“希格斯玻色子是标准模型的最后一块拼图，但我们知道，这个模型之外，还有其它的粒子和力。”这意味着，尽管上帝粒子可能是验证标准模型最后一块拼图，但它绝对不是人类认识宇宙真理的最后一块拼图。 这不，2013年10月8日，2013年诺贝尔物理学奖揭晓，获奖者果然是成功预测了希格斯玻色子的比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯！ 当然，尽管希格斯粒子的发现最终填补了标准模型中缺失的最后一环，但标准模型本身却并非揭开宇宙终极奥秘的最终一环。 我们对自然的探索是无穷尽的…… 希格斯粒子的发现开启了高能物理学的新时代。从科学普及的角度来说，让公众了解基本粒子物理学的昨天和今天是至关重要的，因为只有这样我们才可能拥有明天。 Jim Baggott的科普新书《希格斯——“上帝粒子”的发明与发现》以简洁生动的语言回顾了基本粒子物理学的百年家史，讲述了寻找“上帝粒子”之旅中交织着成功与失败的传奇故事，是迄今为止回顾标准模型发展历程的最全面和极具趣味性的通俗读物之一。 正是因为存在这样大的难度，所以尽管希格斯1964年就预言了这种粒子的存在，但直到48年后，人们才终于追寻到它。 不过希格斯倒是觉得，48年已经算相当快了： “这些结果浮现的速度让我震惊和喜悦……我没想到自己能在有生之年看到这一切的发生。” 希格斯粒子为什么这样难找？ 寻找“上帝粒子”实验中的质子对撞轨迹示意图：质子以光速对撞生成亚原子，科学家在繁多的亚原子残骸中寻找“上帝粒子”。 希格斯粒子究竟是什么？ 为什么找到它如此重要？ 霍金接受BBC采访 希格斯（右）出席欧洲核子研究中心的发布会 美国物理学家、1988年诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼在《上帝粒子：假如宇宙是答案，究竟什么是问题？》一书中将希格斯玻色子称作“上帝粒子”(The God Particle)。 莱德曼说他以“上帝粒子”为这粒子命名是因为这粒子“在当今物理学中处于极为中心的位置，对我们理解物质的结构极为关键、也极为难以捉摸”。 不过他在书中也开玩笑地说，“图书出版商不让他把这粒子称作‘该死的粒子’(Goddamn Particle)”。这句粗口，可能更恰当地表达了人们为找寻希格斯玻色子而付出的代价与遭受到的挫折。 “大明星”的到来吸引了粉丝的围观和索要签名，从而阻碍了他的走动——使他获得了“质量”。 根据物理学标准模型和大爆炸理论，我们的宇宙起始于一次大爆炸。大爆炸刚发生时，无数的正反粒子同时产生，轻子和夸克通过与希格斯场的相互作用获得了质量。这些粒子凝聚成物质，通过长时间的演化形成了星系。 而希格斯粒子的使命，在137亿年前的宇宙大爆炸初始就已经完成了。现在物理学家要再次寻获希格斯粒子的踪迹，就只有建造能量强大的对撞机，在里面给两束高能粒子进行加速、对撞，来模拟宇宙开始的时刻，在实验室里重新“复活”希格斯粒子。 LHC是迄今世界上最大、能量最高的粒子加速器和对撞机，是由30多个国家参与的大型粒子物理实验装备，位于欧洲核子研究中心(CERN)。它的主要目的就是寻找希格斯粒子。 对撞机的基本原理，是通过消耗大量能源给粒子加速，再让两束具有巨大动能的粒子对撞。能量越高，粒子相互轰击时发生的作用就越大，越容易产生希格斯粒子。 因为希格斯粒子的质量一定足够大，以往使用的粒子对撞机能量还不够大，还不足以把它撞出来。 每1012次的质子对撞，才可能产生一次希格斯粒子。更加困难的是，这种粒子一旦产生就转瞬即逝，十亿分之一秒后就会衰变成光子和强子等其他粒子。科学家只能通过观测这些粒子，反推它们会不会是希格斯粒子产生后又衰变出来的。 真是大海里捞针啊！ 真空中充满了平静的“希格斯场”，好像是满屋子的人们在轻轻交谈。 在标准模型里，宇宙由62种不可再分的基本粒子构成，通过强力、弱力及电磁力这三种基本作用力组合成各种复合粒子，进而构成物质世界。 然而在标准模型建立过程中，有一个问题却一直困扰着科学家：按照标准模型理论，基本粒子并没有质量，但实验结果却又清楚表明，除了光子以外的基本粒子都是有质量的。 2012年7月4日，欧洲核子研究中心（CERN）在瑞士日内瓦召开发布会宣布，他们找到了一种新的亚原子粒子，这种粒子很可能就是物理学家们苦苦寻找了近半个世纪，被科学界称为“上帝粒子”的希格斯玻色子。 48年前，英国科学家彼得·希格斯预言了希格斯玻色子的存在，如今他已经83岁高龄。当结果宣布时，他流下了激动的泪水，并表示：“这真的是我生命中最不可思议的奇迹。”在发布会现场，英国物理学会主席彼得·奈特说，此次成就与发现DNA和登陆月球相当。 希格斯粒子 ——让万物获得质量的粒子 希格斯玻色子的重大研究成果发布会之后，英国广播公司（BBC）采访了英国著名科学家史蒂芬·霍金。 霍金对这一成果表示祝贺，并表示：“这是一个重要的发现，应该能带给彼得·希格斯一个诺贝尔奖。” 不过在慷慨地给予希格斯“诺贝尔奖提名”的同时，霍金也风趣地提到了自己的小小“失落”。他说：“我曾经和美国密歇根大学的凯恩教授打赌，认为希格斯玻色子不会被找到，看来我刚刚输掉了100美元。” 要解释希格斯玻色子，首先要从粒子物理学的标准模型说起。 “标准模型”是40多年前一个名为斯蒂芬·温伯格的物理学家提出的。 2012年7月4日公布的新粒子，CERN方面通过分析数据，说可以确定95%以上的可能性就是标准模型中的希格斯玻色子。 大概是由于还未能百分之百被确认，这一被视作2012年诺贝尔物理学奖最大得奖热门的物理学成就在当年未能获奖。结果公布之后，网络上一片哀号，很多科学爱好者都在感叹。 不过值得安慰的是这是诺贝尔不是奥斯卡，错过去年还有今年，只要活着就有机会。 英国物理学家彼得·希格斯