吧务
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时间:2012-05-25 15:34 来源:鬼鸟科技
存在，还是不存在，萦绕在科学家心头将近半个世纪的“上帝粒子”悬疑或许今年年内就能揭晓答案。
“到了年底，根据所掌握的数据，我们将能判断希格斯玻色子是否存在，或者‘标准模型’是否正确。”瑞士物理学家彼得·詹尼（Peter Jenni）博士曾经担任欧洲核子研究中心ATLAS国际实验合作组的发言人，日前应瑞士联邦政府驻华科技文化中心之邀来中国作巡回讲座。他告诉《新民周刊》记者，“不管得到哪一种结果，都将是重要的发现。如果目前的信号确实是希格斯玻色子发出的，那么接下来会越发明显。一旦找到了它，现在使用的物理教材就要重写，这对人类认识自身所在的环境具有重要意义。”
詹尼所说的希格斯玻色子（Higgs Boson），就是俗称的“上帝粒子”，也被称为粒子物理学经典理论大厦的“最后一块基石”。只要证实了这种粒子的存在，就能解释物质如何拥有质量，宇宙大爆炸起源论也能自圆其说。
正埋头于粒子撞击试验和海量数据分析的科学家相信，他们距离证明希格斯玻色子的存在只剩一步之遥。
“在逃”的上帝粒子
在以大爆炸为前提的宇宙标准模型中，137亿年前宇宙诞生之初产生了多种构成物质的基本粒子，一类是费米子（包括夸克和轻子），一类是玻色子（如光子、介子等）。但是，所有粒子开始时都没有质量，它们是如何聚合成各种其他物质，从而形成我们现在所生活的世界的？
20世纪60年代，英国科学家彼得·希格斯提出“希格斯场假设”：希格斯场由希格斯玻色子组成，虽然它产生后就迅速衰变，但就在这“昙花一现”之间，通过希格斯场的其他粒子发生了关键变化——拥有了质量！正是因为希格斯玻色子，才使恒星、行星、生物的形成成为可能；换而言之，若没有它，大千世界将处于原始混沌，宇宙也只是缥缈之物。这就是为何希格斯玻色子会被称为“上帝粒子”。物理学家们还认为，宇宙中的暗物质或许就是由希格斯玻色子构成的。
标准模型预言了62种基本粒子，几十年来，其他基本粒子均已在实验中得到证实，只剩下希格斯玻色子依旧“在逃”。
詹尼介绍说，2000年以前，欧洲核子研究中心里寻找希格斯玻色子的“主力”是欧洲大型正负电子对撞机（LEP），但在当年11月，在经过了11年正常运行和3个月延期运行之后，LEP宣布寿终正寝。欧洲核子研究中心并非唯一的“寻宝者”。在位于美国伊利诺伊州的费米实验室里，有一台叫Tevatron的万亿电子伏特粒子加速器，从1987年开始运行，直到去年9月被关闭，目前科学家们正在奋力消化那些对撞试验产生的海量信息，打捞那枚希格斯“小针头”。
数据积累是费米实验室的优势所在，与此同时，欧洲同行们则在提高设备的能级水平，让质子有足够的力量相撞，缩小对希格斯玻色子的搜索范围。
2008年9月10日，欧洲核子研究中心首次启动了代表世界最高水平的粒子加速器——大型强子对撞机（LHC），其设计对撞能量可达14万亿电子伏特（TeV）。这个大家伙位于日内瓦附近的瑞士和法国交界处，主要部分安置在一个周长为27公里的环形隧道中，两束质子从它“体内”反向发射，经过层层加速后在加速器的四个交叉点发生高能对撞，以此模拟宇宙大爆炸之后不到1秒时间内发生的情况。
交叉点有6个探测器，用以记录和测量粒子碰撞后的结果。其中比较显著的是4个探测器，分别是ATLAS——寻找新物理规律以及希格斯粒子和粒子质量的起源；CMS——寻找希格斯粒子的同时，探寻暗物质的迹象；ALICE——研究夸克-胶子等离子体；LHCb——研究为什么宇宙中存在物质与反物质的不对称。
逼近真相
虽然迄今LHC走走停停了好几次，但其运行能级在不断提高。今年4月5日，欧洲核子研究中心宣布，于3月重启的LHC创造了新的世界纪录：两束各为4万亿电子伏的质子束，在位于地下100—150米处的隧道内发生高能对撞，产生的质子束总能量从之前的7万亿电子伏增加到了8万亿电子伏！这意味着，可能产生的希格斯玻色子数量将大大增加。