大約137億年前，宇宙還處于一個(gè)密度極大且溫度極高的太初狀態(tài)。宇宙經(jīng)過(guò)不斷的膨脹到達(dá)今天的狀態(tài)。當(dāng)大爆炸結(jié)束后，構(gòu)成宇宙的物質(zhì)包括夸克－膠子等離子體，以及其他所有基本粒子。

盡管6種夸克和6種輕子都已發(fā)現(xiàn)，但被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子至今尚未在實(shí)驗(yàn)中觀察到。希格斯玻色子（(Higgs boson）)是粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言的一種自旋為零的玻色子，被認(rèn)為是物質(zhì)獲得質(zhì)量的根源。

中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所陳國(guó)明研究員告訴中國(guó)日?qǐng)?bào)記者，由于希格斯玻色子只在大爆炸的瞬間產(chǎn)生，而且很快就衰變了，所以人們很難找到它存在的證據(jù)。

“那么我們?cè)趺床拍苡^測(cè)稀格玻色子？我們必須模擬大爆炸最初的時(shí)刻。，”陳國(guó)明說(shuō)。

陳國(guó)明是歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)CMS實(shí)驗(yàn)小組成員之一，每年都要赴歐洲核子中心進(jìn)行合作研究。

歐洲核子中心的兩大實(shí)驗(yàn)CMS（(緊湊渺子線圈）)和ATLAS（(超導(dǎo)環(huán)場(chǎng)探測(cè)儀）)共有中國(guó)科學(xué)家6０人參與，分別是中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中科院高能物理研究所、北京大學(xué)、南京大學(xué)與山東大學(xué)。

而其中的的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的CMS試驗(yàn)匯集了來(lái)自全球38個(gè)國(guó)家，175個(gè)大學(xué)或研究所的3000多位科學(xué)家參與，總投資5億瑞朗，其中中國(guó)大陸方面中方貢獻(xiàn)1%。

在全世界的矚目下，歐洲核子中心（(CERN）)科學(xué)家于7月4日宣布看到一個(gè)新粒子，很可能就是希格斯玻色子。

“看到這個(gè)成果，怎么能不令人興奮呢！” 歐洲核子中心研究室主任Sergio Bertolucci說(shuō)。（(CERN Research Director Sergio Bertolucci）)

“去年我們?cè)暶鳎?012年我們要么發(fā)現(xiàn)類似希格斯玻色子的新粒子，要么排除希格斯玻色子標(biāo)準(zhǔn)模型理論。經(jīng)過(guò)慎重觀察，我們找到了分歧點(diǎn)：新粒子的發(fā)現(xiàn)預(yù)示著我們對(duì)未來(lái)的理解更進(jìn)一步。”

英國(guó)物理學(xué)家彼得?希格斯（(P.W.Higgs）)和其他學(xué)者一起在1964年提出了希格斯機(jī)制，以解釋物質(zhì)的質(zhì)量之源。但這個(gè)學(xué)說(shuō)并沒(méi)有立即得到人們的認(rèn)可。

比如，英國(guó)媒體每日電訊報(bào)引用霍金自嘲的話， “我和密歇根大學(xué)的戈登?卡尼(Gordon Kane)打了賭，我說(shuō)希格斯粒子是不會(huì)被找到的。但現(xiàn)在看起來(lái)我似乎剛剛輸?shù)袅?00美元。”

已經(jīng)83歲的彼得?希格斯在愛(ài)丁堡大學(xué)出席新聞發(fā)布會(huì)。當(dāng)希格斯教授聽(tīng)到宣布該粒子存在的聲明時(shí)，當(dāng)場(chǎng)老淚縱橫，他說(shuō)：“對(duì)我來(lái)說(shuō)，這真是難以置信。這一切竟然會(huì)在我的有生之年發(fā)生。”

在發(fā)現(xiàn)稀格玻色子的CMS試驗(yàn)中，中國(guó)的貢獻(xiàn)主要集中在三個(gè)方面。中科院高能所和北京大學(xué)組成的CMS中國(guó)組成功建造1/3的端部繆子探測(cè)器陰極條室和阻性板室。另外，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所向CMS提供了用于電磁量能器的5000余根自主研制的鎢酸鉛(PWO)閃爍晶體。

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)建于日內(nèi)瓦附近、瑞士和法國(guó)交界地區(qū)地下100米深處的環(huán)形隧道內(nèi)，隧道總長(zhǎng)約27公里，兩束能量均為3.5萬(wàn)億電子伏特的質(zhì)子流將在超導(dǎo)磁鐵約束下“迎頭相撞”。

“假如我們現(xiàn)在用兩個(gè)玻璃球?qū)ψ玻敲床Ａ驎?huì)撞碎，里面的復(fù)雜結(jié)構(gòu)我們就能看出來(lái)了，”陳國(guó)明說(shuō)，“不過(guò)質(zhì)子對(duì)撞要困難的多。每對(duì)撞10的^12次方才可能出現(xiàn)一個(gè)稀格玻色子。”

“另外，CMS中國(guó)組在下一階段將著重研究Higgs的相互作用特性。清華大學(xué)的鄺宇平院士在LHC對(duì)撞之前就很有前瞻性地提出，在Higgs被發(fā)現(xiàn)之后選取質(zhì)子質(zhì)子對(duì)撞產(chǎn)生兩個(gè)前向噴注加兩個(gè)W粒子的事例來(lái)研究Higgs和W的相互作用強(qiáng)度。我們已經(jīng)使用蒙特卡羅模擬研究了這一過(guò)程，并且在國(guó)際刊物上發(fā)表。同時(shí)用真實(shí)數(shù)據(jù)研究了前向噴注的特性，以CMS的名義發(fā)表了文章。因此我們?cè)贖iggs和W的相互作用強(qiáng)度的測(cè)量方面已經(jīng)走在頭里，”陳國(guó)明說(shuō)。

今年3月，美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室“萬(wàn)億電子伏特粒子加速器”(Tevatron)也宣布他們不就將公布了一項(xiàng)“有趣”的結(jié)果。盡管Tevatron已經(jīng)處于半退役狀態(tài)，但是它之前進(jìn)行的對(duì)撞實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)尚需分析。

據(jù)英國(guó)廣播公司網(wǎng)站和《自然》雜志網(wǎng)站7月2日?qǐng)?bào)道，美國(guó)能源部下屬的費(fèi)米國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室當(dāng)日宣布，該實(shí)驗(yàn)室萬(wàn)億電子伏特加速器（(Tevatron）)的數(shù)據(jù)“強(qiáng)烈表明”了被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在。不過(guò)，這些數(shù)據(jù)只能接近證明它的存在，還需要根據(jù)歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（(LHC）)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)建立發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”存在的更堅(jiān)實(shí)證據(jù)。

來(lái)源：中國(guó)日?qǐng)?bào)（記者 程盈琪） 編輯：于姝楠