作者:ROBWAUGH
希格斯教授热泪盈眶,在他预言存在“上帝粒子”之后40多年,科学家们发现了该粒子,这对于科学来说是历史性的一天。
·该粒子的发现是近几十年物理学最重要的事件。
·主要物理学家参加在瑞士欧洲核子研究委员会(CERN)举行的发布会。
·“失踪”粒子40年追寻的终结。
·证明宇宙形成观点正确的最后一块拼图。
·“上帝粒子”让组成原子的其它粒子获得质量。
·83岁的希格斯教授说:“没想到这会在我的有生之年发生。”
希格斯玻色子,这一将整个宇宙统一起来的“上帝粒子”,已被捕获。
瑞士欧洲核子研究委员会的科学家在发布会上对听众宣布了这一发现,听众中包括彼得·希格斯教授,正是他在1964年首次预言了该粒子的存在,而这一理论构想来自于苏格兰高地散步时的突发灵感。
当宣布这一发现时,83岁的希格斯教授热泪盈眶,后来他说道:“这简直难以置信,这能发生在我的有生之年。”
一位世界顶尖物理学家起立鼓掌祝贺这一发现,利用大型强子对撞机(Large Hadron Collider)和其它粒子加速器,如美国的万亿伏特粒子加速器(Tevatron),数十年来长期苦苦搜寻,这一刻是辉煌的顶点。
这一发现是数十年来物理学最大的一次飞跃——让我们对原子有了完整的理解。长期来看,这一发现将导致新技术的诞生。
为什么希格斯粒子很重要——新粒子意味着什么
希格斯粒子在1964年被提出,对于阐述宇宙基本构建物质理论的标准模型而言,它是最后一个缺失的粒子。其它11个模型中所预测的粒子都已经找到,希格斯粒子是拼图的最后一块。
如果该粒子被证明不存在,这意味着整个标准模型理论将支离破碎无法成立,一切将从头开始。
理论认为大爆炸之后当宇宙变冷时,一种称之为希格斯场的无形力量形成。
这种场充斥整个宇宙,由无数的极小粒子,也即我们说的希格斯玻色子组成。当其它粒子经过希格斯场时,它们获得了质量。
现实世界要从希格斯玻色子的发现中获得好处还需要漫长的等待,但是各个领域,像医药、信息处理和制造业都将从中获益。
专家将希格斯玻色子的搜寻和电子的发现做了对比。
电子(一种亚原子粒子)的概念在1838年首次被提出,但是接下来的60年都未能明确它是否存在。
一个世纪以来,电子奠定了现代科学的基础。对于科技的发展来说,从电视、CD机到癌症患者的放射性治疗,都离不开我们对电子的掌握。
科技设施委员会首席执行官约翰·沃默斯利教授说:“他们已经发现了符合希格斯玻色子特性的新粒子。‘发现’一词非常重要。这意味着确定。对于科学来说这是历史性的一天。“
“这确实是新粒子。”实验室发言人乔·因坎德拉说。
“近三四十年来,就我们所处领域中已取得的各种新成就而言,这次可能最终会成为最重大的发现或观测之一。”因坎德拉说。
这一发现填补了物理学标准模型的最后一块空白,证明了爱因斯坦理论的正确,并且基于我们对原子运行机制的深入理解,可能导致新技术的诞生。
在大型强子对撞机上,也就是再现宇宙诞生后十亿分之一秒情况的“大爆炸”粒子加速器,科学家们透露去年12月他们就已经首次捕获了希格斯粒子诱人的身影。
从那以后他们对无数高能碰撞中的海量数据进行筛选,以减少出错的可能性。
证明的统计标准达到“5西格玛”可以最终确认“发现”。
“从数据中我们清晰观测到了新粒子的标志,可能性为5西格玛级别。”ATLAS实验发言人法比奥拉·吉亚诺蒂(Fabiola Gianotti)说,“但是需要一点时间来准备发表这些结果。”
“尽管是初步结果,但是5西格玛级别的可信度,125GeV左右的质量,我们已知的足够激动人心。这的确是一个新粒子。毫无疑问它是玻色子,并且是所有已发现的玻色子中最重的。”CMS实验发言人乔·因坎德拉说,“这意义非常重大,正因如此我们必须在研究中全力以赴并反复核查。”
“面对这些结果很难不令人兴奋,”欧洲核子研究委员会研究主任塞尔吉奥·贝托鲁奇(Sergio Bertolucci)说,“去年我们宣布,2012年我们要么发现一个全新的类希格斯粒子,要么排除标准模型希格斯粒子的存在。我们已足够谨慎,在我看来现在该是见分晓的时候。”
希格斯教授40多年前首次提出理论假设,他告诉BBC:“我相当吃惊,这竟然发生在我的有生之年。一开始我当然不会想到这会发生在我的有生之年,那可是40多年前,因为起初人们完全不知该去哪儿找它。所以发现声明足以令我着实惊讶。”
“我认为这显示了年轻人非凡的敬业精神,在广泛协作中他们以这种精神面对异常艰巨的任务。我祝贺他们!”
探索宇宙的大师:这位淡泊的男士,在苏格兰高地散步时突发灵感,构想出有关“上帝粒子”的理论
直到不久前,彼得希格斯教授还不为人所知,就像以他的名字命名的著名粒子一样。
这位淡泊的物理学家已从爱丁堡大学退休,今天作为“上帝粒子”背后理论的创建者却突然为世人所知。
83岁的希格斯教授自1964年开始就期待科学能够证明他有关希格斯玻色子的概念。
正是那年,当他在苏格兰凯恩戈姆散步时突发灵感构建了这一概念。
随后撰写了两篇论文,第二篇起初被拒绝发表,最终被权威的《物理评论快报》(journal Physical Review Letters)发表。
希格斯教授开创性的假设认为粒子通过与宇宙间无所不在的场相互作用而获得质量。相互作用越持续,获得更大的质量变得更重。
一种“玻色子”粒子需要来携带和传播这种场效应,这就是希格斯玻色子。
彼得希格斯1929年出生于纽卡斯尔,是BBC一位音响工程师的儿子。
进入伦敦国王学院攻读理论物理前,举家迁往布里斯托尔,在当地的考瑟姆文法学校(Cotham Grammar School)既已展露才华。
1950年他获得一级荣誉学位,未能争取到国王学院讲师职位后,他前往苏格兰。2006年他从爱丁堡大学退休,获得荣誉教授头衔。
希格斯教授从不爱出风头,朋友和同事评价他是一个非常低调并有点害羞的人。有些人甚至觉得这种与世无争的特质影响了他的职业生涯。现在尽管他尽力保持低调,但已成万众瞩目的焦点。
“上帝粒子”——为什么捕获希格斯粒子会引发争论
对新粒子的搜寻引发了争议,因为公众担心瑞士进行的高能碰撞可能产生黑洞或时空穿梭。
宗教团体也反对使用“上帝粒子“这一说法-尽管欧洲核子研究委员会的科学家同样不喜欢这一术语。
诺贝尔奖获得者物理学家莱昂莱德曼(Leon Lederman)1993年将这种玻色子称为“上帝粒子”——自此媒体广泛使用这一称谓,但是却惹恼了许多科学家,包括希格斯教授本人。
在大型强子对撞机上,科学家们打出两束质子(原子的核心)-彼此相向以接近光速在27公里长的环形隧道中绕行。当两束质子相撞时,巨大的能量使它们衰变为由更多基础粒子组成的排列。然后可能进一步衰变出更多粒子。
物理学家需要希格斯粒子来填补“标准模型”中的空白,这一理论可以解释形成宇宙的所有粒子、力和相互作用。
迄今为止我们的任何观测都无助于解释质量的来源,以及一些粒子比其它粒子更重的事实。
按照标准模型理论,无所不在的“希格斯场”赋予物质质量,而希格斯玻色子构成“希格斯场”。粒子和场越持续相互作用,则获得越多质量,也更重。
没有希格斯玻色子则标准模型理论中的宇宙不可能存在。希格斯玻色子的行为和光类似,自由流动并且不和任何其它物质结合。没有由质子、中子和电子组成的原子,就没有普通物质,也没有我们。
如果不能发现希格斯粒子存在的证据,则意味着整个标准模型理论将支离破碎无法成立,只能重头开始寻求设立全新理论。
“对于物理学家而言,这相当于哥伦布发现新大陆。”——利物浦大学教授西弥斯鲍科克
对于新的符合希格斯玻色子特性的亚原子粒子的发现,英国专家相继大加赞赏。
杜伦大学(Durham University)粒子物理现象学研究所(IPPP)主任Valentin Khoze教授说:“在欧洲核子研究委员会进行的大型强子对撞机实验中,越来越多有关希格斯玻色子的证据被发现,对粒子物理学来说这是一场胜利。”
“没有希格斯粒子,那么其它粒子,例如电子和夸克将没有质量,宇宙就不可能是现在的样子。”
“现在,随着大型强子对撞机上的惊人结果,有关希格斯粒子真实存在的实验证据将日益增多。”
“希格斯玻色子为我们打开新物理学的窗口,成为探究真正的未知世界的钥匙,接下来的故事将更令人兴奋。”
伦敦帝国理工学院高能物理学权威乔丹纳什(Jordan Nash)教授说:“这是了不起的结果。”
“能参与这次发现我们都感到极为兴奋,并对新粒子的研究满怀期待,无论多么令人惊讶的情形等着我们。”
伦敦帝国理工学院理论物理学权威Jerome Gauntlett教授说:“希格斯玻色子的发现对于科学来说无疑是伟大时刻。”
“有关它的理论起源于20世纪60年代,爱丁堡大学的彼得希格斯以及帝国理工学院的Tom Kibble和该院诺贝尔奖得主Abdus Salam都对它做出了巨大贡献。”
“对于英国科学界来说这实在是美妙时刻,50年后他们意义深远的理论获得了如此激动人心的证明。正如所有伟大的发现,有关希格斯粒子更详细的研究未来可能对基础科学探索产生巨大影响。”
“我期待这有助于阐明弥漫在宇宙间的神秘暗物质的本质,除了我们观察到的三维空间是否还有额外的维度,以及如何将粒子物理学的标准模型理论同爱因斯坦的引力理论统一起来。”
伦敦帝国理工学院的粒子物理学教授Paul Dauncey说:“对于我们所理解的宇宙而言这是一个重要突破。”
“如果这个新粒子同我们预料的一样,那么它将是一个前所未见的全新类型的粒子。我们可以将它视为解开谜题的最后一环,我们所认为的“标准”理论将趋于完整。”
“但是没有人会认为故事到此为止,它更可能是物理学新篇章的开端,每样东西是如何出现的,对于这一更根本的思考,这仅是第一步。这也正是物理学家如此兴奋之所在;我们不知道会被带往何方。”
爱丁堡大学校长Sir Timothy O'Shea教授说:“我们对搜寻希格斯玻色子中取得的重大进展感到由衷高兴,并且在此祝贺彼得希格斯教授。”
“这一粒子对于我们理解物理世界是不可或缺的,它存在的证据对于彼得希格斯教授和所有正努力揭开真相的科学家们而言是一种肯定。”
“这些年来,彼得希格斯教授激励了许多同事和学生,他们中的一些已经参与到大型强子对撞机实验当中。对于爱丁堡和更广范围而言,他留给我们的宝贵财富将继续激励下一代物理学家。”
曼彻斯特大学粒子物理学教授Stefan Soldner- Rembold说:“今天我们见证的发现将对宇宙的理解和基本粒子质量的来源给出独特的洞察力。”
“毫无疑问希格斯粒子存在,我们现在要做的就是理解它的属性,看看它的行为是否确如理论所预测的。”
伯明翰大学物理和天文学院Atlas实验代理发言人DaveCharlton说:“今年以来许多工作人员日夜兼程分析来自大型强子对撞机的海量最新数据,这才使得我们今天能够宣布这样激动人心的初步结果。”
“去年12月我们看到的诱人线索在新的Atlas数据中又被复现和强化,所以现在非常确信我们看到的就是新粒子。”
“还需要大量的数据和艰苦的工作才能验证它是否符合标准模型关于希格斯玻色子的所有属性。我们现在正掀开基础物理学的新篇章,这正是大型强子对撞机设计的目的。”
西弥斯鲍科克教授,这位一直工作于大型强子对撞机项目的利物浦大学粒子物理学权威,说道:“新粒子已经发现的证据是确凿的。看起来就是希格斯粒子。”
“对于物理学家而言,几率现在明确地偏向新发现一边。基于欧洲核子研究委员会的独立结果,新发现为假的可能性小于百万分之一,这个概率大致相当于抛出的硬币连续21次正面朝上。仅有很少的物理学家私下认为这不是一个希格斯粒子。”
“理论假设首次提出以来的半个世纪,经过来自全世界的一代物理学家的巨大努力,希格斯粒子的发现代表了我们对自然本质理解的重大突破。”
“对于物理学家来说,这相当于哥伦布发现新大陆。”