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陈成洲

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万物质量来源之谜或可解开  

2012-07-06 10:39:04|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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霍金认输 称“上帝粒子”奠基人应获诺贝尔奖

2012年07月06日 03:44
来源:京华时报


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质子对撞轨迹示意图。图/东方IC

7月4日,希格斯(右)出席欧洲核子研究中心的发布会。新华社发

追寻将近半个世纪后,欧洲核研究组织(原译“欧洲核子研究中心”)4日宣布,找到一种新亚原子粒子,这种粒子与据信构成质量的“上帝粒子”、即希格斯玻色子的特征“一致”。由此,万物质量来源之谜或可解开,粒子物理学中缺失的重要一环或可填补。提出相关理论的英国物理学家希格斯表示要让家人准备好香槟庆祝,而英国著名科学家霍金在表达祝贺之余,提到这让自己在一场打赌中输掉100美元。

欧洲核研究组织4日宣布发现与希格斯玻色子特性一致的新粒子。提出相关理论的英国物理学家希格斯表示要让家人准备好香槟庆祝,而英国著名科学家霍金在表达祝贺之余,提到这让自己在一场打赌中输掉100美元。

希格斯玻色子是英国爱丁堡大学教授彼得·希格斯在上世纪60年代的理论研究中预言存在的粒子,它在物理学中地位非常重要,常被称作“上帝粒子”。欧洲核研究组织4日宣布,在实验中观测到一种新粒子,很可能就是希格斯玻色子。这成为轰动全球科学界的重大进展。

希格斯本人当天在日内瓦出席相关研讨会,但爱丁堡大学校方发布的声明显示,他已打算回家好好庆祝一番。他说:“我要家人在冰箱中放一些香槟。”

希格斯还赞扬了欧洲核子研究中心的科研人员,表示是他们的努力带来了这一重大科学进展,应该向他们致以祝贺。该中心的大型强子对撞机运行后,近年来不断有相关结果浮现,改变了过去多年来科学界苦苦追寻希格斯玻色子而难觅其踪影的局面。

希格斯说:“这些结果浮现的速度让我震惊和喜悦……我没想到自己能在有生之年看到这一切的发生。”

英国著名科学家史蒂芬·霍金当天也对此表示祝贺。他在接受英国广播公司(BBC)采访时表示:“这是一个重要的发现,应该能带给彼得·希格斯一个诺贝尔奖。”

不过在慷慨地给予希格斯“诺贝尔奖提名”的同时,霍金也风趣地提到了自己的小小“失落”。他说:“我曾经和美国密歇根大学的凯恩教授打赌,认为希格斯玻色子不会被找到,看来我刚刚输掉了100美元。”

□名词解释

上帝粒子

在长期研究和探索中,科学家们建立起称作“标准模型”的粒子物理学理论,它把构成物质的亚原子结构分成3大类:夸克、轻子与玻色子。但是,这个模型在把各种粒子归类与统合的同时,存在一个致命缺陷,那就是无法解释物质质量的来源,以及为何有些粒子有质量、而有些粒子没有质量。

为了修补粒子物理学理论缺陷,英国科学家彼得·希格斯1964年提出“希格斯场”的存在,预言了希格斯玻色子的存在。希格斯假设,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,其他粒子在希格斯场中游弋并产生惯性,进而形成质量,构筑成大千世界。

希格斯认为,在137亿年前的宇宙大爆炸过程中,形成一种无形却到处存在的场,希格斯玻色子就存在于这个场内。当有些粒子在与希格斯玻色子遭遇时,它们会降低速度,获得质量,而另一些粒子则会不受阻碍地继续前进。

“标准模型”预言了62种基本粒子的存在,其中61种粒子已获实验证实,而希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子,也是解释物质质量之谜的最重要粒子。由于它难以寻觅又极为重要,因此也被称为“上帝粒子”。

□人物

希格斯

脾气相当温和物理学上固执

英国科学家希格斯今年已83岁,4日应邀出现在欧洲核研究组织位于日内瓦的总部。

希格斯是位腼腆和谦恭的学者,提出希格斯玻色子理论后,他低调地在苏格兰首府爱丁堡生活了数十年。直至4日,他突然造访欧洲核研究组织总部,与其他科学家一同出现在新闻发布会。

谈到希格斯这个人,在学术上跟随希格斯多年的物理学家阿兰·沃克说,“他脾气相当温和,非常绅士,但在物理学上他有些固执。”

有意思的是,当别人提到“希格斯玻色子”时,希格斯总是诚惶诚恐,因为他觉得“不配用自己的名字”命名这种粒子。而且,他对“上帝粒子”的外号更加反感,因为他坚称自己是无神论者。

希格斯出生在英格兰,他的父亲是英国广播公司的音效工程师。受第二次世界大战影响,希格斯童年教育并不连贯,有相当长的时间在家学习。后来,他在伦敦大学国王学院物理学系获得学士、硕士和博士学位。

希格斯在学术生涯中获得多个重要荣誉称号,获奖无数。英国皇家学会、英国物理研究所、欧洲物理学会、美国物理学会都曾授予他重要奖项。

许多年来,虽然他不曾获得诺贝尔物理奖,但始终是评选委员会考虑的备选人物。

□反应

美科学家称是无与伦比成就

欧洲核子研究中心4日宣布,该中心的两个强子对撞实验项目均发现了一种新的粒子,具有和科学家们多年来一直在寻找的希格斯玻色子相一致的特性。美国多名科学家赞扬了这一新发现,并表示这是无与伦比的成就。

中国科学家为实验作出贡献

记者5日从中科院高能物理研究所获悉,中国科学家亦为实验作出贡献。相关专家表示,这一发现具有里程碑式的科学意义,但最终结果的证实仍需要相当长时间。

高能所专家介绍说,这种基本粒子对完善粒子物理学理论的“大厦”有重要意义。如果它不存在,就必须对“标准模型”进行重大修改,扩充后的理论会变得非常复杂。所以,寻找希格斯玻色子始终是整个粒子物理学界研究的焦点,科学家们一直相信它的存在并认为发现它只是时间问题。

据介绍,美国、日本、法国、瑞士、意大利、中国等30多个国家参与了Atlas(超环面仪器)实验和CMS(紧凑缪子线圈)实验。中国提供经费和参与科研人员所占比例在百分之一左右,中国科学家在探测器建造、物理分析等工作中发挥了重要作用。

专家们认为,最终结果确认需要1年以上甚至更长时间。同时,也不能完全排除观测到的新粒子是一种其他粒子的可能性。

印度学界有自豪也有挫折感

这一消息,对于印度物理学界而言,有些自豪感,也有些挫折感。

“上帝粒子”希格斯玻色子的提出者是英国科学家彼得·希格斯,但是在他之前,“玻色子”这个名称已经出现,而且是以印度物理学家萨蒂延德拉·纳特·博斯的名字命名。

博斯1894年出生在加尔各答,在加尔各答大学和达卡大学任教。1924年,他给阿尔伯特·爱因斯坦写信,提出一个关于光粒计算的重要理论,后来,爱因斯坦将这一理论扩展到特定类型的原子。

爱因斯坦认为,如果这种类型的原子气体被降低到极低的温度,那么所有的原子就会突然聚集在一种尽可能低的能量状态。这种过程与从气体中滴下一滴冷凝液体相似。这一理论后来被称作“博斯-爱因斯坦冷凝现象”。

博斯的理论和发现,成为描述两种基本级别的亚原子粒子的基础,这两种亚原子后来分别以博斯和意大利科学家恩里科·费尔米的名字命名,称作玻色子和费米子。

再后来,不少研究玻色子的科学家相继获得诺贝尔物理奖,但博斯从未得到这一殊荣。

为纪念博斯,印度在加尔各答设立萨蒂延德拉·纳特·博斯国家中心。供职在这座物理研究机构的天体物理学家阿尔沙内·马宗达4日告诉法新社记者,若非生在殖民年代,博斯会更为世人所知。“如果那时候的印度是一个独立国家,博斯会比今天更获得外界的认可。”

博斯1954年在印度获得第二高平民荣誉帕德马·威布山奖,1974年去世。本版据新华社电 万物质量来源之谜或可解开 - 陈成州 - 冬天手脚指皮肤爆裂冰冷怎办


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杜苗

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