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中国科学家参与上帝粒子发现项目

发布时间:2020-01-15 00:43:45 阅读: 来源:碳酸盐厂家

中国科学家参与

“上帝粒子” 发现项目

文/记者 胡珉琦 编辑 童岱 视觉设计 柴青艳 校对 肖园

“上帝粒子”是万物质量之源,一直隐形的它终于出现,让人类距离了解宇宙诞生之谜更近了一步。

近日,欧洲核子研究中心与美国能源部下属的费米国家加速器实验室几乎在同时发布消息,最新数据“强烈表明”被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子可能已经现身。别以为它离中国人很遥远,观测到疑似“上帝粒子”的欧洲核子研究中心ATLAS和CMS两个实验项目组都有中国科学家的身影,中科院高能物理研究所研究员陈国明便是其中之一。

300多年前,一颗从树上坠落的苹果让牛顿发现了万有引力,这也解释了为什么人可以在地球上保持各种固定的姿势而不会随意飘浮。而万有引力存在的前提便是物质是有质量的。可你是否想过,大至行星小至人类,质量又是如何产生的呢?

粒子物理理论有这样一种假设,在宇宙大爆炸时期,产生了62种基本粒子,于人类而言,它们看不见摸不着,但如果你有幸进入微观世界,它们就好比一粒粒沙粒,当它们凝聚到一起时,就有了现在茫茫宇宙中的星系,有了地球,也有了人类,也就是说,它们是构成宇宙万物最小的单位。

“可是,如果这些“沙粒”没有质量,那么它们根本不可能走到一起,永远只是宇宙世界中游弋的一粒尘埃,无法组成星系,自然也不会有我们的存在。”陈国明说。

遗憾的是,在科学家已经找到的61种基本粒子中,还没有一种可以解释它们自身质量的来源。于是,英国科学家彼得·希格斯提出了一个想法,剩下的那一个基本粒子才是解释质量来源之谜的关键。

他大胆假设,这种基本粒子出现于137亿年前宇宙大爆炸的开始阶段,由于它的存在,宇宙中形成了一个“魔术场”,只要是进入了这个“魔术”场的其他粒子,经过“浸润”、“历练”,出来后就会被神奇地赋予质量,这种拥有“魔力”的基本粒子就叫希格斯粒子。

30年间,科学家一直在试图找到它,如果它真的存在,那么质量来源之谜就将彻底被解开。可是,希格斯粒子却是个“潜逃”高手,它擅长“乔装打扮”,让科学家无从发现它。

陈国明解释,希格斯粒子一旦产生就转瞬即逝,在10亿分之一秒之后,它就会衰变成其他粒子,所以,现在的宇宙中早已不见它的踪影了。

“最好的办法,就是还原当年宇宙大爆炸的一瞬间。”陈国明说。

于是,从2010年开始,横跨法国和瑞士边境的大地之下长达27公里的圆形隧道里,大型强子对撞机以每秒4000万次的撞击模拟着一次又一次的“宇宙小爆炸”。

据了解,爆炸的瞬间,计算机会将捕获的所有数据传到位于日内瓦的欧洲核子研究中心,然后分别送达到分布在世界各地的几十万台计算机上,参与该项目的各国科学家都在试图捕获希格斯粒子。

“强子对撞机撞出的绝大部分都是其他粒子,只有10的12次方分之一的可能性才会出现希格斯粒子。”按陈国明的话说,大多数时间,科学家们都是在失望中度过的。

更“闹心”的是,希格斯粒子会飞快地衰变成光子,而对撞机也可能直接撞出光子,甚至是像极了光子的其他粒子,而陈国明的工作就是负责排除这些“捣乱”的粒子。

他坦言,此次科学家观测到的类希格斯粒子已经可以排除是其他的61种粒子,也就是说“对撞机一定是新发现了什么”。

但是,如果要证实它就是希格斯粒子,还需要更多“样本”来分析它的性质与理论预设的希格斯粒子是否一致,“目前捕捉到的类希格斯粒子数量还是远远不够的。”

4年前,理论物理学家霍金押下100美元的赌注,打赌人类永远也不可能发现希格斯粒子。类希格斯粒子的现身,似乎让希格斯的猜想暂时领先了一步,可如果人类最终没能找到它,粒子物理理论也许就要“重新出发”了。

TIPS

希格斯与希格斯玻色子

今年已经83岁的英国科学家希格斯是位腼腆和谦恭的学者,1964年他提出希格斯玻色子理论后,就遭到磨难和挫折。希格斯第一篇有关玻色子的论文,原本打算在权威杂志《物理快报》上发表,但投稿遭拒,之后他低调地在苏格兰首府爱丁堡生活了数十年。

大型强子对撞机

2008年9月,经过十几年的建造,欧洲核子研究中心大型强子对撞机正式启动。通过质子束流对撞,大型强子对撞机可望创造出与宇宙大爆炸之后万亿分之一秒时的状态类似的条件,为科学家研究宇宙起源和寻找新粒子提供强有力的支持。自启动以来,这个“世界上最大的机器”多次创下质子束流能量新纪录,为发现“上帝粒子”的存在证据提供了可能。

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