物理学最后的圣杯——希格斯波色子.

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1 物理学最后的圣杯——希格斯波色子

2 生命科学学院 生态学 李栋

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4 标准模型 不用去管这个理论多么复杂，我们需要知道的只是借助于这一理论使得物理学家们眼中的世界变得简单起来：夸克借助于强作用力结合起来，由此产生出质子和中子；这两种粒子再形成原子核。而属于轻子家族的电子则绕着原子核旋转，从而形成完整的原子结构。其他已知的亚原子粒子，要么可归入轻子家族，要么是不同的夸克组成的。

5 标准模型的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的“家园”，而且尤其让人陶醉的是，在这个模型中不同粒子的性质大体上都可以用具有数学对称性的定律来决定，非常之完美。然而，这种完美有个致命的缺陷，那就是该模型预测出的粒子没有任何差别并且质量都为零。于是，物理学家们开始了修补理论大厦的工作，他们假定了希格斯场的存在。进一步，由于任何已知的场都有与之相关的粒子，因此假设前进一步的假设就导致了“天使”的出场——希格斯玻色子的存在。也就是说，一旦验证了希格斯玻色子的存在，物质构成之谜的神秘面纱就伸手可及！有了希格斯玻色子，统一理论就完全成立了，将有更多的世间万象因此而被认知，科学的世界也就毫无疑问的更加完美。有人因此将希格斯玻色子比做粒子物理学领域的“圣杯”，亦或是“爱捉迷藏的天使”。

6 究竟希格斯玻色子是个什么样的东东？

7 在标准模型中，粒子可以分成3大类： 1)规范玻色子：3种基本相互作用（即色相互作用、电弱相互作用和引力相互作用）的媒介粒子 ，包括胶子，引力子等 2)费米子：自旋量子数为J=l／2的粒子，包括轻子和夸克 3)希格斯(Higgs)粒子：自旋量子数为零的粒子．

8 20世纪60年代，英国科学家彼得•希格斯提出，每立方英寸的空间均弥漫着大量至今未知的神秘亚原子粒子———希格斯玻色子。这种宇宙大爆炸时产生的粒子与宇宙中的普通物质相互作用导致它们拥有了质量，现在人们看到的恒星、行星和宇宙，都是以这种方式产生的。希格斯认为，这种粒子平时无法察觉，只有当更大的亚原子粒子在极高能量作用下被彻底粉碎时，才有可能看到它的踪迹

9 换个角度，让我们从假设的结论出发追溯回去似乎更容易理解。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源，是电子和夸克等形成质量的基础。其它粒子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。而后所有的粒子在除引力外的另三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。标准模型预言了６２种基本粒子的存在。这些粒子几乎都已被实验所证实。希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子，对完善粒子物理学理论有重要意义，但至今尚未发现证明其存在的确切证据。

10 希格斯玻色子是怎样产生的呢？

11 科学家解释说：大型正负电子对撞机使正负电子束以接近光速的速度，在环形隧道中以相反方向运动，当正负电子迎头相撞时会泯灭成能量，这些能量再形成新的粒子。从这种相撞后的产物中，有可能捕捉到新的基本粒子。

12 其实科学家们的完美在进入本世纪的时候几乎就要实现：２０００年９月，欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机（ＬＥＰ）研究项目的科学家介绍说，他们在实验中发现了一些表明希格斯玻色子存在的迹象。天使似乎终于露出了她的微笑，然而可惜的是，天使的笑容并非如同蒙娜丽莎般永恒。当人们为欧洲核子研究中心的科学家们更确切的证据翘首期待一年之后，等来的却是“说有发现的话，那只是‘去年发现希格斯玻色子存在迹象’的实验数据分析错误”。

13 LEP帮助科学家寻找希格斯玻色子

14 　　由于现有理论估计希格斯玻色子的质量可能为８０吉电子伏，但欧洲核子中心利用ＬＥＰ在１１５吉电子伏的能量水平上依然没有找到希格斯玻色子，因此许多科学家对这一结果感到十分失望。在这一结论的基础上，科学家们预计希格斯玻色子存在的可能性仅剩下３０％，如同欧洲核子中心的科学家尼尔·卡德所说：“我们失去了大部分的狩猎场”。不过，美梦依然有成真的概率，毕竟还剩下３０％。对于科学而言，哪怕是０．０１％的可能都完全可以铸就一幢新的理论大厦。只是，我们这里的希望是为了挽救标准模型这座大厦而已。

15 或许，不久人们就会真的发现希格斯玻色子的存在；或许，不久人们将发现其它现有理论模型更加精确并找到另外的天使；或许，人们终将推翻所有现有假设建立全新的理论模型并最终得到验证；或许，人们在得到验证的结果后又发现人类认知的世界被引入全新的领域；或许……无论如何，我们需要的其实并不是天使，只是一个合理的存在。

16 保持虔诚：或许上帝粒子并不存在，但探险只是刚刚开始。
寄语： 保持虔诚：或许上帝粒子并不存在，但探险只是刚刚开始。

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