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2013年诺贝尔物理奖解密

(2013-10-09 09:23:34)
标签:

诺贝尔物理学奖

上帝粒子

希格斯

粒子

lhc

it

2013诺贝尔物理学奖揭晓,不出意外地颁发给了理论预言希格斯粒子的两位物理学家。自从去年欧洲核子中心宣布发现希格斯粒子以来,对于它的介绍就比较多。不过,很遗憾的是,目前还没有在网上看到比较权威的关于上帝粒子,也就是希格斯粒子的通俗地解释。恰巧前几天听了一个这方面的科学报告,试着用比较通俗的语言写出来,供网友们参考。

长久以来,物理学家们一直致力于查找构成我们这个世界的最基本的物质。从我国古代的金、木、水、火、土五行,古希腊的水、火、土、气四元素,到近代科学体系里的分子、原子、质子、电子……对基本粒子的追求一直在进行。20世纪上半叶,物理学家们建立了由夸克、轻子和传播子构成的物质世界体系。这个物质体系告诉我们,我们的宇宙由61个粒子组成,其中包括36种夸克、12种轻子以及13种传播子。同时,物理学家们还建立了一种理论——规范场论来描述这些粒子。

规范场论十分成功,它可以描述上述61个粒子中的60个,而且它还预言了许多未被发现的物理现象,这些物理现象最终被一一发现。尽管规范场论如此之成功,但它却有一个致命的缺陷,那就是在它的理论框架下,所有的粒子都不能有质量,质量会使得这一理论崩溃!显然,这与我们真实的世界是矛盾的。

质量从何而来,这是规范场论所不能解释的。为了解释质量的存在,同时又不放弃规范场论,英国物理学家希格斯在1964年提出存在一种未知的粒子,在宇宙大爆炸的早期,由于这种粒子与其他粒子的相互作用,使得那些粒子都有了质量。人们把这种粒子称为希格斯粒子。同一时期,比利时理论物理学者弗朗索瓦·恩格勒也提出了类似的理论来解释质量问题。显然,从理论上讲,希格斯粒子的提出是没有什么道理的,因为希格斯粒子并不能被规范场论很好的描写,但随着人们对粒子物理的深入研究,越来越多的人认为希格斯粒子是存在的。

1993年,诺贝尔奖获得者、实验粒子物理学家Leon Lederman在他的一本新书里介绍了希格斯粒子,为了更通俗一些,他把这个粒子命名为“被上帝诅咒的粒子”,谁知,出版商直接把名字改为“上帝粒子”,从此“上帝粒子”这个名字传遍全球。

为了寻找希格斯粒子,欧洲核子中心的大型强子对撞机,简称LHC于1994年正式立项,2008年建成并投入运行。2012年7月4日,LHC宣布,发现了一个质量为125GeV的新粒子,这个粒子很有可能就是希格斯粒子。

希格斯粒子的发现,使得物理理论变得完美,希格斯也因此而获得诺贝尔奖。这样一个新粒子的发现,会给物理学带来进步。再进一步想,希格斯粒子是质量的来源,而质量是产生引力的媒介,那么引力和希格斯粒子会不会有什么关联?唯一没有被写入规范场论的引力子是否会由此得到解决?让我们拭目以待!

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