英國科學家米勒把希格斯場比作一個房間,房間里均勻分散著一大群人,一個無關緊要的人可以不受阻礙地在人群中穿來穿去。然而,如果是重要人物到場,一定會吸引大量的關註,人們圍攏在她周圍,減慢其穿行速度,使其帶上某種“質量”。
張喆
1.源於希格斯論文被拒
1964年,希格斯寫了兩篇關於“希格斯場”的論文,每篇都只有兩頁長,權威的《物理快報》(Physics Letters)接收了第一篇論文,但拒絕了第二篇論文。著名物理學家南部陽一郎在評審第二篇論文時,建議希格斯加上一部分內容來解釋這一理論的物理學意義。希格斯加了一段話,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,是電子和誇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並產生慣性,進而形成質量,構築成大千世界。然後,他把改過的論文投給了那家雜誌的對手——《物理評論快報》(Physical Review Letters),結果發表了。這是希格斯有關玻色子的設想第一次公開發表。
越來越多科學家認同這一理論,併在這一假設基礎上構建“標準模型”的概念,並不斷完善成今天的粒子物理學理論。標準粒子模型理論中共預言了62種基本粒子的存在,希格斯玻色子正是該理論依賴的基石。作為物質的質量之源,希格斯玻色子連接著粒子獲得質量的領域。沒有希格斯玻色子,宇宙和人類就不會存在,因為其他粒子正是在希格斯玻色子構成的“海洋”中游弋,受其作用產生慣性,最終才有了質量。但標準粒子模型理論提出後,其他61種粒子相繼被實驗所證實,只有希格斯玻色子難覓蹤影。
2.希格斯場的最佳解釋
根據希格斯模型,基本粒子是跟一種看不見的、無所不在的場發生相互作用而獲得了質量。一個粒子與希格斯場相互作用越強烈,它擁有的質量就越大。科學家很難向英國政府解釋清楚希格斯場,所以在1993年,英國科學部長威廉·瓦多格列佛向科學家發起了挑戰,讓他們用一頁紙的篇幅向他解釋希格斯場。瓦多格列佛拿出了一瓶香檳獎給了獲勝者,其中就包括英國倫敦大學學院的物理學家戴維·米勒。米勒把希格斯場比作一個房間,房間里均勻分散著一大群為政客聚會服務的工作人員。一個無關緊要的人可以不受阻礙地在人群中穿來穿去。然而,如果是時任英國首相撒切爾夫人到場,一定會吸引大量的關註:聚會工作人員會圍攏在她周圍,減慢她穿行的速度,使她帶上某種“質量”。
3.“上帝粒子”一名的來源
1988年,諾貝爾物理學獎獲得者利昂·萊德曼無意中為希格斯玻色子起了“上帝粒子”(God Particle)這麼一個名字。萊德曼寫了本科普書,原書名叫“該死的粒子(Goddamn Particle),因為希格斯玻色子難以找到,但出版商認為不妥,遂改成了“上帝粒子”。然而,許多科學家卻不喜歡這一稱呼,因為它過分強調了這粒子的重要性和太宗教化。希格斯本人也不喜歡這種稱呼,他說:“雖然我本人不信教,但是我覺得不應該用‘上帝’這樣的字眼,因為這有可能會讓一部分人覺得受了冒犯。”有意思的是,當別人提到“希格斯玻色子”時,希格斯總是誠惶誠恐,因為他覺得“不配用自己的名字”命名這種粒子。
4.霍金賭輸了
此前,英國科學家霍金曾與美國密歇根大學的戈登教授打了個賭:歐洲核子研究中心不會發現希格斯玻色子。當時定下的賭金為100美元。2012年,當歐洲核子研究中心宣佈初步確認發現了希格斯玻色子後,霍金錶示該研究中心的發現非常了不起,他說如果這個新發現的粒子衰變的交互數量跟他們預期想象的一樣,那這將成為粒子物理學“標準模型”的有力證據,它將能夠解釋到目前為止的所有試驗。
5.粒子物理標準模型仍不完整
希格斯玻色子是標準模型預言的最後一種尚未被髮現的粒子。標準模型是一個優美的數學模型框架,物理學家用它來描述構成物質的最小顆粒以及它們的相互作用方式。實驗結果一次又一次證實了標準模型的其他預言。但發現希格斯玻色子並不能給粒子物理畫上圓滿的句號。儘管標準模型解釋了電磁力和強核力之類的基本作用力,但它無法解釋引力,這種力比其他基本作用力微弱太多。一種可能的解釋是,我們只感受到了一小部分引力,引力絕大多數都作用在隱藏的其他維度之中。 (原標題:關於希格斯玻色子)
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