新闻 > 科教 > 正文

寻找宇宙质量失落的拼图 上帝粒子现踪影

科学界研究宇宙起源取得重大突破,欧洲核研究组织( CERN)科学家昨日(周二)宣佈,在大型强子对撞器( Large Hadron Collider, LHC)的最新数据中,找到了有「上帝粒子」之称的希格斯玻色子( Higgs boson)的踪迹,收窄了可确定它位置的范围。虽然证实希格斯玻色子存在短期不影响人类生活,却填补了物理学界解释大自然最深层结构理论失落的一块拼图。

意大利物理学家贾诺蒂( Fabiola Gianotti)在 CERN研讨会上指出,有迹象显示希格斯玻色子最大机会存在于 126电子伏特( GeV)较低能量范围。她相信这很可能就是希格斯玻色子所在的位置,但现在下结论言之尚早。她说:「仍需要更多研究和更多资料。未来数月将会很刺激……我不知道结论会是甚麽。」

当代粒子物理学标准模型( Standard Model)指有 62种基本粒子存在,希格斯玻色子是唯一尚未被发现的粒子。物理学家相信,它是所有物质的质量之源,是促成宇宙形成的重要粒子,特点之一是极难发现和分辨,有人形容它是物理学家的「圣杯」。发现到它的存在,将是 21世纪科学界其中一个重大突破,更可与 60年前发现脱氧核糖核酸( DNA)双螺旋结构相提并论。

CERN科学家为了寻找希格斯玻色子存在的证据,在 2008年启动位于瑞士和法国边界山脉地底的 LHC,模拟 137亿年前宇宙大爆炸,希望从而寻找希格斯玻色子踪影。 LHC从构思到建成历时近 20年,价值 100亿美元( 780亿港元),吸引了 80个国家 5,000名科学家参与。

在撞击器内那条 27公里长的圆形隧道,超导磁铁会把质子和离子加速至接近光速,然后相撞,在极细微空间爆发 10万倍太阳温度的超级高温。这一刻就像宇宙大爆炸之后,释放大量能量和基本粒子,冷却后形成组成物质的质子和中子。若物理学理论正确,每万亿次粒子撞击,就会有数粒希格斯玻色子产生,它们很快就会衰坏,留下螺旋形条纹残迹,足证它们存在。

CERN有两个团队分别以两套不同的探测仪器,包括 ATLAS探测器和 CMS探测器,试图证实希格斯玻色子存在。通过这两种独立运作模式,两个团队的探测结果既相互独立,又可以相验互证,两者结果的相近程度,将是确定是否发现希格斯玻色子的重要衡量指标。

其中一个团队的发言人指,他们单在今年就检视了 350万亿次粒子碰撞的残骸,其中约有 10次可能已让希格斯玻色子现形,其质量约 1200至 1250亿电子伏特,即质子的 120至 125倍。两个团队最新都是收窄了可找到希格斯玻色子的范围。

即使成功「首次瞥见」希格斯玻色子,基于物理学界追求极度准确,两个团队都不会清楚指出证实了希格斯玻色子的存在,只说有迹象显示它存在。 CERN前负责人埃利斯( John Ellis)说:「人类将首次瞥见希格斯玻色子。它是基本粒子理论中失落了一块拼图。我们寻寻觅觅 30年,终将找到它了。」

但有份参与这研究计划的科学家肯尼迪( Bruce Kennedy)指出,即使真的发现了希格斯玻色子,也只是另一阶段研究的开始。他说:「我们将要了解它的特质,以证实它是否能准确用于我们的理论解释中。」

科学家在进行粒子对撞实验中,假如「瞥见」或找到希格斯玻色子,都是物理学理论的里程碑,令粒子理论更完善。
本港中文大学物理系教授朱明中表示,这次研究对物理学粒子理论影响很大,主要在于研究基本粒子的「标准模型」理论,解释基本粒子的质量。该理论指世界的物质是由基本粒子组成,多年来困扰科学家的是,像 ​​电子、夸克这些基本粒子所量到的质量从何以来。在标准模型内,「上帝粒子」的角色是赋予各种基本粒子质量,可称为「质量之源」。「上帝粒子」是唯一在标准模型所预测的粒子中还没被观测到的,其质量极大,比质子重100至120倍,故需极高能量的加速器才可「找到」。
朱教授指出,发现「上帝粒子」将进一步引证这基础的物理理论,可以解释了现存物质的质量的来源,但要借此解通宇宙起源,是超越了这理论,因为「上帝粒子」只有助科学家推测、估算宇宙最初的物理状况,在学术上提供了一个更完整的图像,可应用在天文、宇宙论等,像计算「宇宙最初的一秒钟」状况,可说是粒子理论研究的一个里程碑。

责任编辑: 王和  来源:法新社 转载请注明作者、出处並保持完整。

本文网址:https://www.aboluowang.com/2011/1214/228557.html