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访陈国明研究员:“上帝粒子”新发现背后的谜团

时间:2012-07-14 19:33来源:科学网 作者: 阅读:

  7月初,欧洲核子研究中心宣布发现了一种新粒子,其特征与号称“上帝粒子”的希格斯玻色子高度吻合,引起了学界的轰动和社会的关注。

  但在新闻背后,感兴趣的读者或许会还冒出了不少问号:“上帝粒子”真是物理学家都梦寐以求的“圣杯”吗?它是否就隐藏在我们身边?为什么物理学大师霍金不相信它的存在?这次会不会又是一个类似“中微子超光速”的乌龙……带着这些疑问,科技日报记者采访了中国科学院高能物理研究所研究员、参与寻找希格斯玻色子的欧核中心CMS项目中国组成员陈国明。

  “上帝粒子”并非一切物质的质量之源,而且只存在于宇宙大爆炸初期,科学家是要在实验室里“复活”它

  科技日报:希格斯粒子为什么让物理学家如此关注?

  陈国明:希格斯玻色子又称希格斯粒子,将它称为“上帝粒子”,是因为它是基本粒子的质量之源。

  我们知道,物体由分子、原子构成,原子由质子、中子组成的原子核和绕核旋转的电子构成。而质子和中子都由夸克和胶子组成,夸克、胶子和电子等至今为止没有发现有更深层次的结构,因此被称为基本粒子。

  简单地讲,有了希格斯粒子,基本粒子才有质量,有了质量才产生引力,才会有宇宙中的元素、恒星、行星和生命。

  科技日报:今天宇宙中一切物质的质量是否都来自希格斯粒子,“上帝粒子”的称号是否名副其实?

  陈国明:“上帝粒子”只是个通俗说法,不能说希格斯粒子给一切物质赋予了质量。

  按照物理学标准模型,物质的质量来自两部分,一部分是夸克、电子等基本粒子的质量;另一部分则是基本粒子相互作用产生的结合能,这部分占的比重其实还要更大。

  另外在物理学标准模型的62种基本粒子中,其他61种都已被实验证实了存在,只有希格斯粒子这关键一环仍然悬而未决,它的难以捉摸也让研究者多了几分敬畏。

  科技日报:希格斯粒子为什么这样难找?如果它们就存在于我们身边的话,为什么这么多年都捕获不到它们的踪迹?

  陈国明:根据物理学标准模型和大爆炸理论,我们的宇宙起始于一次大爆炸。大爆炸刚发生时,无数的正反粒子同时产生,轻子和夸克通过与希格斯场的相互作用获得了质量。这些粒子凝聚成物质,通过长时间的演化形成了星系。

  而希格斯粒子的使命,在137亿年前的宇宙大爆炸初始就已经完成了。现在物理学家要再次寻获希格斯粒子的踪迹,就只有建造能量强大的对撞机,在里面给两束高能粒子进行加速、对撞,来模拟宇宙开始的时刻,在实验室里重新“复活”希格斯粒子。

  然而每1012次的质子对撞,才可能产生一次希格斯粒子。就好比在一大堆沙子中,有一颗是金沙,需要找出来。更麻烦的是,这种粒子一旦产生就转瞬即逝,十亿分之一秒后就会衰变成光子和强子等其他粒子。

  科学家只能通过观测这些粒子,反推它们会不会是希格斯粒子产生后又衰变出来的。

(责任编辑:glia)
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