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诺贝尔物理学奖:扑朔迷离的1小时

2013-10-12 11:39:28评论 it


诺贝尔物理学奖:扑朔迷离的1小时

图注:2013年诺贝尔物理学奖得主,弗朗索瓦·恩格勒(FrançoisEnglert,图左)和彼得·希格斯(Peter Higgs,图右)


直到去年7月在CERN宣布找到疑似希格斯玻色子的发布会上,才历史性地第一次碰面。图片来源:欧洲核子研究中心(CERN) 


这几天又到了一年一度的诺贝尔颁奖季,就在刚刚诺贝尔和平奖又已经揭晓。所有奖项都顺利颁发,唯有8日揭晓的物理学奖发生了一点小插曲。 

物理学奖没有按照预先通知的那样,在欧洲中部时间上午1145分宣布,先说推迟半小时宣布,结果人们整整等了一小时,三位诺奖委员代表才出现在皇家自然科学院的新闻室。 

诺贝尔虽然是根据提名评比,现场揭晓,但运作多年的主办机构对于流程安排、时间把握想必一定得是非常稳妥的。但这次却发生了几乎是史无前例“迟到”事件。这一个小时里到底发生了什么? 

据诺奖评委称,他们在50年里不得说出其中的原因。关于现场到底发生了什么,众说纷坛。

 

两种观点 

有科学界人士分析称,大概是因为去年被发现的疑似希格斯粒子还有一两个重要特征没有被证实,主要就是这个粒子的自旋还差一点被完全证实。 

这次获奖的是两位科学家:比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯,他们于1964年提出了“上帝粒子”,并于去年7月在欧洲核子研究中心得到了99.99%的验证。 

99.99%,就意味着还差一点。但目前做出这个发现的实验家和物理学家都毫不怀疑这个新粒子就是希格斯粒子。从最后诺奖的结果来看,物理委员会还是认为,这一点点瑕疵并不能否定这一实验的成果。 

但因为有这一点之差,揭晓过程中导致存在争议也情有可原,但来自美联社的消息则暗有它指。 

物理学奖颁发之后,美联社介绍了神秘的诺贝尔奖的评选过程,以及当多人宣称对某项科学发现享有权利时,评委们如何解决一个奖项的获奖者不超过三人的复杂问题。 

美联社的这一介绍似乎在把推迟原因指向“获奖人”,随后一位诺贝尔奖评选委员会委员9日称,诺贝尔物理学奖评选结果不公平,欧洲核子研究中心也应该获得这项殊荣。 

恩格勒特和希格斯虽然描述了粒子物理学的标准模型并成功预测希格斯玻色子的存在,但如果没有欧洲核子研究中心数十年的寻找和研究,上帝粒子仍然不会被证实。 

这位瑞典皇家科学院成员认为,仅两位理论物理学家获奖,这种做法“冲淡”了欧洲核子研究中心的作用,“非常不妥”。 

 

引发地球毁灭的恐慌 

作为一名喜欢天文的科学爱好者,我一直关注着上帝粒子的寻找过程。20089月,寻找上帝粒子的大型强子对撞机(Large Hadron ColliderLHC)则启动之际就引发了一场大规模的争议。 

当时,欧洲核子研究中心(通常被简称为CERN)的LHC启动十天之后即发生氦泄漏事排除故障,LHC还停机了两个月。关于“LHC是发现还是毁灭”的探讨随即铺天盖地,有人认为这一巨大的也是人类有史以来打造的最尖端的科学仪器有可能引发地球会毁灭,没找到宇宙起源,却将自我们的家园地球摧毁。

这其中的一个担忧就是LHC可能会产生黑洞,因为耗资60亿美元的大型强子对撞机是一个重大且强大的机器,共有8个组成部分。每一个部分是一段弧形物,安在所谓插入体的截面的一端。这个庞然大物的圆周就有27公里长,位于地下100米深处。 

实验时,LHC将两束质子分别加速到7TeV(7万亿电子伏特)的极高能量状态,并使之对撞,其能量状态可与宇宙大爆炸后不久的状态相比。粒子物理学家将利用质子碰撞后的产物探索物理现象,例如,寻找标准模型预言的希格斯粒子、探索超对称、额外维等超出标准模型的新物理,其建设初衷主要是模拟宇宙大爆炸。 

虽然这一装置建在地下100米深处,但人们对这种极高能量状态下的碰撞实验有所担心也不无道理。好在这一插曲过后,LHC的实验进展顺利,高能量的模拟大爆炸的实验过程也没有“毁灭地球”,反而在2012年进行的ATLASCMS两个实验证实了上帝粒子的存在。

 

中国加盟:上帝粒子背后的全球互动 

其实LHC本身就是一个国际合作的计划,由34国超过两千位物理学家所属的大学与实验室,所共同出资合作兴建的。 

CERN通过自己的名为OpenLAB的实验室和工业界广泛合作,共同研究开发围绕LHCIT架构,包括超级计算机、网格计算、网络和存储、数据中心等,这其中就是中国人的参与,华为就是通过OpenLABCERN展开合作。 

事实上,上帝粒子的发现是非常复杂的科研过程,LHC包含超过3千万亿的粒子数。其中每秒会有6亿次碰撞,同时有超过50TB的数据产生。发现上帝粒子就是从这些碰撞中进一步遴选、计算、分析、定位,这一过程其实就是一个庞大的实时数据分析过程。 

为了完成这一项目,CERN部署了上万核的超级计算机,但同时也需要部署海量的高性能存储。海量数据的存储和分析,是这个实验成功的一个关键环节。 

前不久,在采访华为云计算大会时,正好听到华为讲述了与CERN合作的过程。CERN对于数据存储的性能和扩展性要非常高,要求能够对CERN每年产生的25PB以上的价值数据进行可靠保存和高效存储。与此同时,CREN非常关注TCO,希望能降低整体投入成本。 


诺贝尔物理学奖:扑朔迷离的1小时

CERN选中了华为UDS海量存储系统,并于20121月完成部署1PB海量存储系统。在这一过程中,华为还和中国高能物理研究所合作,打通了CERN和中国高能物理研究所的数据共享传送,提升科研效率。 

基于华为云存储,中国的科学家也加入到了寻找上帝粒子的共同研究之中。 

34个国家、几千名科学家、百千PB级的数据分析、二十多年的努力,极其曲折和艰难的求证过程,最后获此殊荣的仅是提出这一理论的两名理论物理学家,这一结果难免让人有所“不满”。虽然这一奖项历来不颁发机构,但如我所前所言,与历年的获奖项目不同,上帝粒子的求证过程实在太重要了。

上帝粒子是前所未有的对宇宙起源的探索,从理论到实践,更需要坚持不懈的努力,上帝粒子从提出到发现,整整经历了半个世纪。 

物理学奖推迟一个小时宣布,这期间到底发生了什么,目前还没有人能确定。但来自各方声音都在为欧洲核子研究中心、为实验研究人员鸣不平,这个现象值得重视。


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