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7月4日由歐洲核子研究中心發(fā)布的質(zhì)子對撞后形成的運(yùn)動軌跡效果圖。新華社發(fā)
歐洲核子研究中心7月4日在瑞士日內(nèi)瓦和澳大利亞墨爾本召開“高能物理跨洲視頻會議”,歐洲核子研究中心主管羅爾夫·豪雅在會議上表示,他們發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子,而這種粒子很可能就是尋找多年的“上帝粒子”——希格斯玻色子。“上帝粒子”將是人類認(rèn)識宇宙的一面最直接的鏡子:因?yàn)槿绻鳛橘|(zhì)量之源的它確實(shí)存在,物理學(xué)家就可能因此推測出宇宙大爆炸時的情景以及占宇宙質(zhì)量96%的暗物質(zhì)(包括暗能量)的情況。
由于很多粒子的存在時間非常短,無法被觀測到,物理學(xué)界一直利用最后觀測到的光子等其他粒子來反推它們是由什么粒子衰變而成的。
為了發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子,也為了探索宇宙起源,包括中國在內(nèi)的世界多國共同資助歐洲核子研究中心興建了大型強(qiáng)子對撞機(jī)(LHC)。該設(shè)備位于瑞士和法國邊境地區(qū)地下100米深的隧道中,總長約27公里。LHC上主要有4套大型實(shí)驗(yàn)裝置,其中使用液體探測器的緊湊繆子線圈(CMS)裝置是專門用來尋找希格斯玻色子和宇宙暗物質(zhì)的,而使用晶體(雙光子道)探測器的超面環(huán)儀器(ATLAS)裝置則被用來尋找額外維度和質(zhì)量起源等問題,而質(zhì)量起源同希格斯玻色子息息相關(guān)。
CMS發(fā)言人喬·因坎德拉在會議上演示了觀測數(shù)據(jù),并給出了根據(jù)該數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的最終結(jié)果。根據(jù)雙光子事件、雙Z玻色子和4輕子事件的觀測結(jié)果證明,CMS已經(jīng)觀測到了一種新的粒子,“雖然是初步的結(jié)果,但數(shù)據(jù)很給力!”喬表示,該玻色子質(zhì)量在125.3±0.6京電子伏(GeV),置信區(qū)間為5個標(biāo)準(zhǔn)差,即有99.99994%的可信度表明該粒子存在。根據(jù)此前頂夸克發(fā)現(xiàn)的前例,發(fā)現(xiàn)該粒子時,置信區(qū)間也是5個標(biāo)準(zhǔn)差,可以宣布發(fā)現(xiàn)了新粒子。
ATLAS主管費(fèi)碧歐拉女士表示,他們的項(xiàng)目也發(fā)現(xiàn)了新的玻色子,質(zhì)量為126.5GeV,置信度為5個標(biāo)準(zhǔn)差。但她表示,這只能證明ATLAS觀測到了新的粒子,究竟是不是希格斯玻色子還有待確認(rèn)。但是給出的數(shù)據(jù)表明,ATLAS觀測的新粒子與標(biāo)準(zhǔn)模型里的希格斯玻色子相符的置信度已經(jīng)達(dá)到了4.6個標(biāo)準(zhǔn)差——相當(dāng)接近可以宣稱為發(fā)現(xiàn)的5個標(biāo)準(zhǔn)差了!
兩人的發(fā)言引來了在場觀眾經(jīng)久不息的掌聲。歐洲核子研究中心總監(jiān)塞爾焦·貝托魯齊表示,我們正處在一個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn):新粒子的發(fā)現(xiàn),將使我們將來能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行更加詳盡的解讀。
希格斯玻色子理論的創(chuàng)始人彼得·希格斯教授也應(yīng)邀出席了會議,這位83歲的英國老人興奮得像個孩子,他向歐洲核子中心表示祝賀,他說,“很高興我能活著看到這一天的到來”。
理論物理學(xué)家霍金認(rèn)為,人類在很長一段時間內(nèi)不可能發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子。不過,他為此打賭的100美金還沒有輸?shù)?因?yàn)榻裉斓臅h依然無法證實(shí),人們發(fā)現(xiàn)的粒子無疑就是希格斯玻色子。
喬和費(fèi)碧歐拉在會后的新聞發(fā)布會上反復(fù)向媒體表示,今天的結(jié)果只能證明我們發(fā)現(xiàn)了符合標(biāo)準(zhǔn)模型的新玻色子,這種玻色子究竟是什么還無法確認(rèn),但羅爾夫·豪雅表示,“我們發(fā)現(xiàn)的是一種新粒子,這才是讓我們激動的地方”。CMS小組也在其網(wǎng)站上表示,雖然我們發(fā)現(xiàn)了符合希格斯玻色子基本模型的粒子,但并沒有確認(rèn)發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子,因?yàn)槲覀儍H僅關(guān)注了該粒子的質(zhì)量本身,它可能是其他具有該質(zhì)量的粒子。為了確認(rèn)所發(fā)現(xiàn)的就是希格斯玻色子,我們還需要確認(rèn)它的自旋為0,正確的耦合比,等等。這些將是我們今后的工作,但這個發(fā)現(xiàn)依然讓人激動。
是的,無論確定與否,這都將是本年度甚至是今后十年間物理學(xué)界最重要的發(fā)現(xiàn)。羅爾夫·豪雅在會議結(jié)束前深情地向世界各地的科學(xué)家和愛好者表示,今天的成就是世界各國共同努力的結(jié)果。“今天是歷史性的里程碑,但僅僅是個開始”。
正如歐洲核子研究中心官方宣稱的那樣:“希格斯玻色子觸手可及。”“我們對宇宙的理解,將要改變!”
(本報(bào)布魯塞爾7月4日電)
質(zhì)量的起源
周宇峰(中科院理論物理研究所研究員):目前已知構(gòu)成物質(zhì)世界的基本組元是夸克和輕子,它們都是費(fèi)米子。如果我們對質(zhì)量起源理解正確,應(yīng)該有一種新的基本粒子存在,即希格斯粒子,俗稱“上帝粒子”,它是玻色子,這是一種完全不同性質(zhì)的基本粒子。
在描述人類對物質(zhì)世界基本組元的認(rèn)識的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型這一理論中,要想回答質(zhì)量的起源問題,需要引入一個物理機(jī)制,通常被稱為希格斯機(jī)制。這一機(jī)制預(yù)言了存在一種新的粒子,即希格斯粒子。
目前,粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型所描述的所有物理現(xiàn)象和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎全部吻合,只有希格斯粒子沒有被發(fā)現(xiàn),因此數(shù)十年來物理實(shí)驗(yàn)研究的重要目標(biāo)就是尋找希格斯粒子。
位于歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對撞機(jī)的主要目標(biāo)就是尋找希格斯粒子。在歐洲核子研究中心有上千名科學(xué)家參與到尋找該粒子的相關(guān)工作中。歐洲核子研究中心公布了最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,找到了該粒子存在的強(qiáng)有力證據(jù)。目前觀測到的是,一個新的粒子衰變到兩個光子的信號,以及其他的輔助信號,強(qiáng)有力地支持了看到的新粒子就是希格斯粒子。
當(dāng)然,現(xiàn)在看到的這個新粒子是否就是希格斯粒子,還有待進(jìn)一步確認(rèn)。一旦確認(rèn),這將是粒子物理學(xué)領(lǐng)域劃時代的進(jìn)步,必將幫助人們深刻理解質(zhì)量的起源。(本報(bào)駐比利時記者張 杰)
希格斯玻色子是什么?
經(jīng)過長期研究和探索,科學(xué)家們建立起被稱為標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子物理學(xué)理論,它把基本粒子分成3大類:夸克、輕子與玻色子。
標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言了62種基本粒子的存在,希格斯玻色子是最后一種未被證明存在的基本粒子,由于它難以尋覓又極為重要,因此也被稱為“上帝粒子”。
英國科學(xué)家彼得·希格斯提出了希格斯場的存在,并進(jìn)而預(yù)言了希格斯玻色子的存在。假設(shè)出的希格斯玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源,是電子和夸克等形成質(zhì)量的基礎(chǔ)。其他粒子在希格斯玻色子構(gòu)成的“海洋”中游弋,受其作用而產(chǎn)生慣性,最終才有了質(zhì)量。爾后所有的粒子在除引力外的另3種力的框架中相互作用,統(tǒng)一于標(biāo)準(zhǔn)模型之下,構(gòu)筑成大千世界。
由于希格斯玻色子是最后一種未被發(fā)現(xiàn)的基本粒子,對完善粒子物理學(xué)理論“大廈”有重要意義。科學(xué)界相信它的存在并認(rèn)為發(fā)現(xiàn)它只是時間問題。
(據(jù)新華社電)
來源：人民日報(bào) 編輯：許銀娟
