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发表于 2006-11-20 21:30
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2001年12月,欧洲核子研究中心的科学家在进行了为
$ Z: L |2 O8 n; u, s期一年的数据分析后,公布了对该中心大型正负电子对撞机关闭; E4 Z) ^" g( V, g
前最后5年为寻找希格斯玻色子而进行的大量实验的结果:没有' L+ T: I) t4 `3 f; X/ Q* o8 m1 W
发现希格斯玻色子存在的证据。
0 @/ t4 i( K% Q6 C! r. O4 x$ \4 U' [/ a" j8 j% ]. L
追求完美无疑是人类的天性之一。就好比我每每重装电脑时9 U2 C3 Q$ n5 A4 {* @
总是要从FDISK做起,尽管大多时候FORMAT完全可以
& o2 v: L* }7 k" w. S% U2 d解决问题,但总觉得这样颇不完美,累且繁复一点成为追求完美* E- ]6 ~6 s$ t8 h" s. b, J+ M* U
的代价在我看来完全值得。当然,这个例子似乎并非“人类追求) P4 w. l/ K- e* L1 G2 T
完美”的强力明证,但似乎还有点逻辑价值。一千个人所追求的* v% m8 y* t3 ~# g( ~2 s
完美可能远远超过一千种形式,但在数千年研究积累之下,如今; \: w# E* j) y+ J" H
大多数的粒子物理学家们对于完美的追求已经变的单一了,那就8 Y5 c/ {8 k6 s- B0 W
是——验证希格斯玻色子的存在。
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粒子学家们的这一追求是完全可以理解的。因为数千年来,
6 ~- r6 q& \: r& H! o$ }" d t人类在对物质本质的研究领域已经走到了这一步,那就是一旦验
. J2 H) i5 r) f$ a* I, m9 I证了希格斯玻色子的存在,物质构成之谜的神秘面纱就伸手可及!
1 I5 O" F9 }' ?有了希格斯玻色子,统一理论就完全成立了,将有更多的世间万8 W2 s: ?+ Z) J3 Y6 \2 p
象因此而被认知,科学的世界也就毫无疑问的更加完美。有人因" @0 J. W+ [- N/ z! \
此将希格斯玻色子比做粒子物理学领域的“圣杯”,然而在我看
6 n+ K& F, ], _" ~2 b) {来,它更像是促成人类追求完美的天使。, w+ w" g _3 u: L; ?) m
" R- [( j# f% j7 N 还是让我们具体的看看,希格斯玻色子究竟是个什么样的东* a) M( i; d8 Y [3 ]* G
东。 X( ?" s+ V# I6 ?* F
1 E7 C9 e- E7 v: x, B& B W
人们已经发现,自然界中物体之间千差万别的相互作用,可
; L2 e2 t4 y3 g0 u# L ^& d: H! t0 Z以简单的划分为四种力:即引力、电磁力、维持原子核的强作用" n4 h/ _! @- H+ ]* K
力和产生放射衰变的弱作用力。在爱因斯坦的广义相对论解决了$ o. n% I1 u9 K
重力的问题之后,人们很自然的开始尝试建立一个统一的模型,
- l1 t8 m% Z" M- Z! B以期解释通过后三种力相互作用的所有粒子。准确的说,这一假2 F& t9 T1 ^; N* V
设模型被称为标准模型,它把基本粒子(构成物质的亚原子结构)
0 r+ f, ]( S, Y2 C4 b+ Z; @2 X分成三大类:夸克、轻子与玻色子。不用去管这个理论多么复杂,
$ x1 I e+ a' T6 ?: h我们需要知道的只是借助于这一理论使得物理学家们眼中的世界
/ S+ e7 W( b/ K0 N% U变得简单起来:夸克借助于强作用力结合起来,由此产生出质子
9 T+ O8 Q$ W7 ]* q( f9 ]和中子;这两种粒子再形成原子核。而属于轻子家族的电子则绕% {2 q q) ?; z$ v+ A
着原子核旋转,从而形成完整的原子结构。其他已知的亚原子粒5 Y; @; [6 r; w4 G" X$ H
子,要么可归入轻子家族,要么是不同的夸克组成的。9 }1 \4 N h/ _! Z$ O0 ~6 g
! I% a: h: d: R0 b( R
标准模型的出现,使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共
% z) v2 V9 [; I0 `+ j同的“家园”,而且尤其让人陶醉的是,在这个模型中不同粒子! p2 f4 [9 R! s& a6 }8 N z6 ]
的性质大体上都可以用具有数学对称性的定律来决定,非常之完% | ]) Y5 g( y& a" \
美。然而,这种完美有个致命的缺陷,那就是该模型预测出的粒
& P: M; o; i4 S# Q/ Q6 r, j子没有任何差别并且质量都为零。于是,物理学家们开始了并不
- b8 ]: ~& K1 r陌生的修补理论大厦的工作,他们假定了希格斯场的存在。进一
# `( a; B8 t1 ~: d# R步,由于任何已知的场都有与之相关的粒子,因此假设前进一步( C, D/ U# D; `" |- `
的假设就导致了天使的出场——希格斯玻色子的存在。0 s: ~; a0 ~- _5 }
5 C# J& f4 M" D( x. @换个角度,让我们从假设的结论出发追溯回去似乎更容易理# q7 p# f& @2 P- c& k! I
解。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源,是电子和夸克等5 L$ [7 I4 t/ s
形成质量的基础。其它粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游' [$ L7 w% E3 [6 @; S& A+ e
弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。而后所有的粒子在$ s/ A r, u+ z/ X' [5 o$ z7 d: R
除引力外的另三种力的框架中相互作用,统一于标准模型之下,
4 B z& {, \ i7 s构筑成大千世界。标准模型预言了62种基本粒子的存在,这些1 i9 O# X6 g) a
粒子几乎都已被实验所证实,希格斯玻色子是最后一种未被发现! q: v. o3 K1 f, S7 T3 [8 U
的基本粒子。
+ ~1 u. E" w, [5 ?& a9 h% o9 H# Y! o0 W% s5 j5 V" s; t
其实科学家们的完美在进入本世纪的时候几乎就要实现:2
0 ~5 G2 y5 D# V: ^$ W000年9月,欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机(LEP)) \$ ^7 }8 ?: r5 n
研究项目的科学家介绍说,他们在实验中发现了一些表明希格斯% L$ J2 Q' p8 J/ N
玻色子存在的迹象。天使似乎终于露出了她的微笑,然而可惜的
+ a4 o: N! g0 A% B* ^ T是,天使的笑容并非如同蒙娜丽莎般永恒。当人们为欧洲核子研8 b& m1 C* j& `) |
究中心的科学家们更确切的证据翘首期待一年之后,等来的却是$ Z$ u+ [7 r4 S( }
相反的结果:科学家们没有发现希格斯玻色子存在的证据。如果
/ Z+ o; q. p( v1 q# t' E说有发现的话,那只是去年“发现希格斯玻色子存在迹象”的实
2 N$ m2 w8 B( J" t5 E8 c. q* `验数据分析错误。9 ]4 S- F; N5 N; D% p
& t/ O" I# ]/ A8 n
由于现有理论估计希格斯玻色子的质量可能为80吉电子伏,; a/ K$ Q/ p9 H' b
但欧洲核子中心利用LEP在115吉电子伏的能量水平上依然
* L1 M0 _6 I% g0 O) `& i& F: F没有找到希格斯玻色子,因此许多科学家对这一结果感到十分失4 _ p9 p* D, Q- }
望。在这一结论的基础上,科学家们预计希格斯玻色子存在的可
) ^3 {9 |) z6 ^+ u/ P能性仅剩下30%,如同欧洲核子中心的科学家尼尔·卡德所说:
% `# n- n6 b+ _+ }4 \“我们失去了大部分的狩猎场”。不过,美梦依然有成真的概率,
: v1 O0 Z) r9 W0 o: @% i2 o毕竟还剩下30%。对于科学而言,哪怕是0.01%的可能都2 H8 ?5 Q/ i: t) m& t# s
完全可以铸就一幢新的理论大厦。只是,我们这里的希望是为了' p. N- N- g& t0 x0 b6 E1 {
挽救标准模型这座大厦而已。9 j/ q) F+ C7 D" D7 _$ n/ J
其实,标准模型并非是唯一的理论体系。早在数十年前,就6 k8 O. j0 ]* d1 R. b+ z& @
有人针对标准模型的缺陷提出了新的理论,即超对称理论,甚而( d$ e9 r4 K. I" u
有之,还有人提出了条件更为宽泛的弦理论。而即使标准模型成- g! o* r! B9 x) d- p9 |
立,由于其不能将引力纳入其体系之中也不能满足一些科学家对
; ? s* T! q# v+ K完美的追求,他们认为宇宙不可能由两种毫不相干的理论统辖。* c/ k1 P% m8 g: U1 [4 h
所以,希格斯玻色子这一天使即便是降临人世,也应该不会成为
' Y# D: I1 A8 P$ {$ T a; J人们追求完美世界的终结。
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或许,不久人们就会真的发现希格斯玻色子的存在;或许,9 w2 A5 `% E9 I% H O. N- C
不久人们将发现其它现有理论模型更加精确并找到另外的天使;
" y$ b& @& t8 f; ^4 J或许,人们终将推翻所有现有假设建立全新的理论模型并最终得
' w4 n+ @3 Z* U8 d7 h到验证;或许,人们在得到验证的结果后又发现人类认知的世界
; q ?! |8 d& N被引入全新的领域;或许……无论如何,我们需要的其实并不是; u/ ]; _3 p: n
天使,只是一个合理的存在。 |
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