看清“上帝粒子”真面目:重现宇宙开端景象

2015年09月06日   文章来源:人民网海南视窗   

  在伦敦举行的“科学博物馆对撞机展览”期间,皮特·希格斯教授站在一幅大型强子对撞机的照片前。近日,利用这台世界上最强大的粒子对撞设备,科学家们大大加深了我们对于希格斯粒子的理解

  今年4月5日,大型强子对撞机在长达两年的中断运行与技术升级之后再次启动运行,此次技术升级与翻新耗费超过1.5亿美元

  就在3年前,科学家们首次发现了被称作“上帝粒子”的希格斯玻色子。而在近期,他们在这一问题上又再次取得新进展,获得了有关这种神秘粒子的更多信息。

  来自世界上最强大的粒子对撞机——大型强子对撞机(LHC)的数据大大加深了物理学家们对于希格斯波色子的理解。一般认为,这种神秘粒子赋予了其他基本粒子以质量的属性。

  最新数据在更精确的水平上展示了这种粒子的产生与衰变过程,以及它如何与其他粒子发生相互作用的机制。

  所有实验测量得到的数据均与粒子物理学的标准模型预测相吻合。标准模型是粒子物理学中涵盖了自然界中所有亚原子粒子,力以及相互作用关系的理论,自从上世纪70年代被提出以来经受住了所有的实测检验——除了希格斯玻色子。这种粒子是标准模型中预言应当存在的一种粒子,但一直没有能够在实验中被发现,它也因此成了标准模型中缺失的最后一环。这种情况直到2012年才被改变,就在这一年,科学家们在大型强子对撞机产生的海量数据中发现了一种未知粒子留下的踪迹,其各项特征与标准模型预言的希格斯玻色子相吻合。

  欧洲核子研究组织(CERN)是大型强子对撞机(LHC)的运行管理机构,这台超级粒子对撞设备坐落于法国与瑞士的边境地区。在经过进一步核实之后,科学家们最终确认这种新发现的粒子正是物理学家们苦苦寻觅已久的希格斯玻色子。

  如果没有希格斯玻色子,宇宙将是一个寒冷,黑暗,没有任何生命的死亡之地。由于其根本的重要性,物理学家们将希格斯粒子称作“上帝粒子”(God particle)。由于希格斯玻色子的最终发现与确认,英国爱丁堡大学教授皮特·希格斯(Peter Higgs)被授予了诺贝尔物理学奖。希格斯先生在上世纪60年代最早预言了这种粒子的存在。

  安装在大型强子对撞机上的两台大型粒子对撞探测器CMS 和 Atlas所获得的数据被共同用于构建希格斯玻色子的最新图景。CERN机构主管拉尔夫·霍耶尔(Rolf Heuer)表示:“希格斯玻色子是检验粒子物理学标准模型的一种新的绝妙工具,也有助于开展对赋予基本粒子以质量属性的Brout-Englert-Higgs机制的相关研究。”

  他说:“整合大型实验得到的结果并实现更高的精确度意义重大,它将为这一领域的下一场重大突破奠定基础。这样做了之后,我们将能够得到的结果将是单一实验还需要多花至少两年的时间才能得到的。”现在,科学家们将能够基于希格斯玻色子开展后续更高层次的研究工作,从而开启新物理发现的大门。

  欧洲核子研究组织所属的大型强子对撞机安装在一个位于法国、瑞士边境地区,长达27公里的地下隧道中,这台设备是让希格斯玻色子的发现成为可能的重要基础设施。

  就在不久之前,这台超级粒子对撞机刚刚花费大约1.5亿美元进行了技术升级,从而使其能够在更高的能级上实现粒子对撞,从而帮助重现宇宙开端时期的景象。

  (责编:刘杨、陈海燕)

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