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- 2012年07月07日
来源：齐鲁晚报
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 | 4日,科研人员在参加有关新粒子的新闻说明会。 |
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据国外媒体报道,欧洲粒子物理研究所的科学家近日表示,他们已经接近发现希格斯-玻色子。研究人员已经捕捉到一些线索,目前的工作就是做进一步的努力去最终确定这一发现。那么究竟什么是希格斯-玻色子?它又为何如此重要?以下是一些常见问题的解答。
什么是
希格斯-玻色子?
希格斯粒子是一种亚原子粒子,也就是说,理论上认为它应当是构成宇宙的最基本组成部件之一。但是它仍然有待实验观测证实。科学家们提出的物理学标准模型预言了这种粒子的存在,其作用是解释为何其它粒子会拥有质量。根据这一理论,在宇宙大爆炸之后,一种看不见的力,即希格斯场和与之相对应的粒子——希格斯-玻色子一同形成。正是这个场赋予其它基本粒子以质量的属性。
为何这一粒子
如此重要?
希格斯场赋予整个宇宙中其它粒子以质量的方式可以用游泳者在水池中受到的水的阻力来做比喻。如果粒子没有质量,它们便可以在宇宙中以光速前进,因为质量的本质便是对物体改变其速度的制约性。
这种粒子最早是
何时被提出来的?
有关这一粒子的理论最早是在1964年由6位物理学家共同提出来的,其中就包括英国爱丁堡的皮特·希格斯(Peter Higgs)教授。他们当时提出这一粒子的目的就是为了解释质量的起源。
理论上,这一粒子的存在将正好补全描述整个宇宙如何运行的物理学标准模型的缺陷,因此它便显得尤其重要。但是和其它构成宇宙基础构建的基本粒子不同,希格斯粒子至今仍然隐匿无踪,没有能在实验中被观察到。
如何对其
进行搜寻?
欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)是人类有史以来建造的最强大的粒子加速器,它的工作原理是将两束质子流以接近光速的速度迎头相撞,在此过程中得到其它粒子。
在1989年至2000年之间,科学家们也曾使用同样位于欧洲核子中心的另一台加速器LEP进行搜寻工作,而在今年年初由于经费不足被关停之前,美国的Tevatron加速器也进行过对这一神秘粒子的搜寻工作。物理学家们表示,目前所收集的数据仍处于分析阶段,或许它们最终将会对搜寻玻色子产生有益的影响。
如何能知道是否
发现了“上帝粒子”呢?
如果在LHC加速器中进行的数以十亿计的对撞实验中真的产生了希格斯-玻色子,根据预测,它应当是不稳定的,会迅速衰变为更加稳定、质量更小的粒子。物理学家们需要对这些衰变产物进行分析,并且通过分析来推断这种被称为“上帝粒子”的神秘粒子是否存在。
在分析过程中,希格斯粒子是否存在会从数据图形的峰值中体现出来。然而即便科学家们发现了这样的峰值,他们也不能就此宣布发现了希格斯粒子,只有当他们确认这一信号是统计误差的概率低于100万分之一时才能比较有把握地宣布发现结果。
新发现为何
还需确认?
欧洲核研究组织在声明中说,两座各自独立的实验室都发现了这种亚原子粒子,质量范围在125至126吉电子伏特之间。两家实验室都宣布,数据结果的统计确定性为5西格玛,或5标准差。
5西格玛,换算成统计误差率,大约为0.00006%。在粒子物理学界,若要证实某一发现,数据统计确定性需要达到5标准差；若要作为证据,统计确定性必须达到3标准差。所以现在说是“接近发现”。
如果没有确认
意味着什么?
如果希格斯粒子最终被证实完全符合理论预期,可能会让物理学家们有一点点失望,因为他们原本指望此次在LHC的实验将会拓展人类对于宇宙的认识。但是从另一方面来讲,如果实验确认这样的粒子实际上并不存在,那么现有的标准模型将需要彻底改写,而我们对于宇宙的认识也将发生革命性的改变。澳大利亚阿德莱德大学物理学家安东尼·托马斯说:“在过去40多年里,人们一直在寻找希格斯玻色子。如果不是它,全世界所有理论学家都得绝望地退回到原点。”
欧洲核研究组织物理学家伊夫斯·西罗伊斯说:“发现的那个粒子也许不是希格斯-玻色子,而是一种比希格斯-玻色子大很多的粒子,那么,它也会打开一扇门,开启一套比‘标准模型’走得更远的新理论。”
(宗禾)
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