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“上帝粒子”揭开宇宙奥秘(新知)

文 / 卡卡 《 民生周刊 》(

    10月8日,弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯分享了今年的诺贝尔物理学奖,获奖成果是在1964年做出的一项预测。他们关于希格斯粒子存在的预言,得到了欧洲核子中心的证实。

    希格斯粒子被认为是生成基本粒子的“质量”之源,被科学界称作“上帝粒子”。世界由几种基本粒子构成,这一提法由来已久。从德谟克利特2000多年前提出的“原子说”到如今被科学家普遍接受的标准模型理论,从朴素的形而上学概念到标准模型所预言的粒子陆续被证实,人类似乎越来越接近这一问题的答案。

    遗憾的是,标准模型理论虽然被物理学界广泛应用,但并不完美。在标准模型建立过程中,有一个问题一直困扰着科学家们:按照这一理论,基本粒子并没有质量,但实验结果却又清楚表明,除了光子以外的基本粒子都是有质量的。

    1964年,希格斯等人提出粒子场的概念,预言一种能够吸引其他粒子产生质量的粒子存在,在理论上解决了这个问题。不过,当其它粒子相继被发现时,48年来,“上帝粒子”始终遁形。

    如今,“上帝粒子”的发现正好补全了描述整个宇宙如何运行的物理学标准模型的缺陷。

    美国物理学家杰奥·哥斯达是去年欧洲核子中心宣布发现疑似希格斯玻色子时,大型强子对撞机所属探测器设备的标准模型召集人。他说:“如果没有这种机制,那么所有物质都将失去质量。” 

    如果没有“上帝粒子”的存在,其它各种基本粒子都将如光子一般,以光速横冲直撞。希格斯粒子形成后,除了光子,其它的基本粒子与希格斯粒子发生碰撞后,就如同轻巧的棉花吸饱了水分一般,获得了质量,速度也慢下来了。

    慢下来的基本粒子“夸克”在相互作用下,抱团组成了质子、中子等粒子,质子和中子又组成了原子核,原子核与电子在电磁力作用下又形成了原子,原子构成分子,由此形成了我们所见到的大千世界。

    如果没有希格斯粒子,其他的基本粒子就会仍然以光速运行,不能聚合在一起,宇宙将仍然是一锅沸腾的基本粒子汤,根本不能组成物质,生命也无从谈起。

    天才的假设,在时隔近半个世纪之后终于得到了诺贝尔物理学奖的肯定。

    希格斯粒子的确认除了弥补标准模型缺漏、奠定标准模型基础这一重大意义外,还为科学家们开启了另一扇大门,得以进行此前无法进行的一些计算。其中一些计算的结果有关宇宙的命运。

    在进行计算时,希格斯粒子本身的质量是一个非常关键的参数,它预示了时空的未来命运。目前的测量值显示,希格斯粒子的质量约为质子的126倍,这一质量值几乎已经处在一个临界点上,它预示着宇宙可能在未来数十亿年内走向毁灭。

    这样的结果告诉我们,人类所生活于其中的宇宙本身存在着内在的不稳定性。也许,在数十亿年之后,一切都将瓦解。

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