近代发现史上人类智慧最伟大的成就之一希格斯玻色子的发现及其科学意义
2020年与物理相关的重大项目介绍

2020年与物理相关的重大项目介绍全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:2020年是一个充满挑战和机遇的一年,全球范围内发生了许多与物理相关的重大项目。
在这篇文章中,我们将介绍几个在2020年引发关注和影响深远的物理项目。
第一个项目是欧洲核子研究组织(CERN)的Large Hadron Collider(LHC),即大型强子对撞机。
LHC是目前世界上最大和最强大的对撞机之一,它位于瑞士和法国之间的地下隧道中。
在2020年,LHC继续进行一系列粒子对撞实验,以探索更深层次的物理现象。
通过LHC的实验,科学家们发现了一些新的粒子和现象,为我们理解宇宙的基本结构提供了新的线索。
第二个项目是中国科学技术大学(USTC)的量子通信卫星。
2020年,中国科学家成功地使用量子通信卫星进行了一系列量子密钥分发实验,这标志着全球量子通信技术的进一步发展。
量子通信具有绝对安全性和防窃听性,可被用于加密通信和网络安全领域。
中国科学家的成就为全球量子通信技术的发展做出了重要贡献。
第三个项目是NASA的“毅力号”火星车任务。
在2020年,NASA成功地从地球发射并着陆了“毅力号”火星车,这是一项探索火星表面的重大科学任务。
通过“毅力号”火星车,科学家们可以研究火星的地质特征、气候变化和生命迹象。
这一任务为我们更深入地了解太阳系其他行星的环境和条件提供了重要的线索。
第四个项目是欧洲空间局(ESA)的太阳探测器Solar Orbiter。
2020年,ESA成功地发射了Solar Orbiter,这是一颗专门用于研究太阳活动和太阳风的卫星。
通过Solar Orbiter的观测,科学家们可以了解太阳的磁活动、辐射输出和日冕物质喷发等现象,从而更好地预测太阳活动对地球的影响。
最后一个项目是IBM的量子计算机研究。
2020年,IBM在量子计算机领域取得了重要突破,发布了名为“量子机”(Quantum Humor)的量子计算机实验平台。
上帝粒子higgs玻色子来了

上帝粒子,higgs玻色子来了上帝粒子被发现的相关照片在瑞士和法国边界的繁华小城的地下“捉”到神秘粒子。
疑似上帝粒子被发现:欧洲核子研究中心7月4日宣布,该中心的两个强子对撞实验项目均发现一种新的粒子,具有和科学家们多年以来一直寻找的希格斯玻色子相一致的特性。
希格斯玻色子是最后一种未被证明存在的基本粒子,由于它难以寻觅又极为重要,因此也被称为“上帝粒子”。
(《证券时报》快讯中心)疑似上帝粒子被发现:欧洲核子研究中心地上部分。
(《证券时报》快讯中心)疑似上帝粒子被发现:大型强子对撞机,宛如科幻世界。
(《证券时报》快讯中心)疑似上帝粒子被发现。
(《证券时报》快讯中心)CMS实验的巨大探测器,是欧洲大型强子对撞机找到希格斯-玻色子的主要设备之一。
(《证券时报》快讯中心)探测器中显示的粒子对撞后形成新粒子的运动轨迹图片,由欧洲核子研究中心于2011年12月13日发布。
什么是希格斯玻色子希格斯玻色子是物理学标准模型当中最后一个待发现的粒子。
7月4日欧洲核子研究中心(CERN)的科学家宣布,在寻找希格斯玻色子的过程中,他们发现了一个新粒子,与希格斯玻色子有吻合之处。
一般认为,大约要到今年年底,才有可能确认它是否真是希格斯玻色子。
标准模型是我们当前人类对自然界的一个基本物理理论。
它告诉我们自然界4种力中的3个电磁力、强力和弱力是如何发挥和实现作用的。
标准模型的理论分成两部分,一部分是“杨振宁-米尔斯规范场理论”(Yang-Mills Gauge Theory),在强相互作用和电磁相互作用中,杨-米理论是发挥作用的,但在弱相互作用中,杨振宁-米尔斯规范场理论要发挥作用还需要希格斯玻色子的配合。
理论上,希格斯玻色子将为杨-米理论中传递弱相互作用的粒子赋予质量,使得弱力成为短程力,符合实验的结果。
这种质量赋予是怎样进行的呢?真空中希格斯玻色子的场可以处于一个非常特殊的状态,理论上叫做凝聚态,打个比方就像稀糖浆或者蜜糖这样的状态。
希格斯玻色子概述

希格斯玻色子希格斯玻色子希格斯玻色子(或称希格斯粒子、希格斯子Higgs boson)是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子,至今尚未在实验中观察到。
它也是标准模型中最后一种未被发现的粒子。
物理学家希格斯提出了希格斯机制。
在此机制中,希格斯场引起自发对称性破缺,并将质量赋予规范传播子和费米子。
希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量。
2012年7月2日,美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布,该实验室最新数据接近证明被称为―上帝粒子‖的希格斯玻色子的存在。
标准模型给出了自然界四种相互作用中的电磁相互作用和弱相互作用的统一描述,但是在能量低于一定条件后,电磁相互作用和弱相互作用将呈现为不同的相互作用,这被称为电弱相互作用的对称性自发破缺。
希格斯粒子就是在标准模型解释电弱对称性自发破缺的机制时引入的。
研究背景英国物理学家希格斯(P.W.Higgs)提出了希格斯机制。
在此机制中,希格斯场引起电弱相互作用的对称性自发破缺,并将质量赋予规范玻色子和费米子。
希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量。
欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(Large Hadron Collider,简称LHC)将有机会发现希格斯粒子。
上帝粒子--希格斯粒子希格斯玻色子被认为是物质的质量之源,―上帝粒子‖是1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼对希格斯玻色子的别称。
这种粒子是物理学家们从理论上假定存在的一种基本粒子,目前已成为整个粒子物理学界研究的中心,莱德曼更形象地将其称为―指挥着宇宙交响曲的粒子‖。
自1899年汤姆逊爵士发现电子开始,直至如今,在一个多世纪的时间里,人类一直孜孜不倦的探索着微观欧洲核子研究中心大型强子对撞机世界的奥秘。
1995年3月2日,美国费米实验室向全世界宣布他们发现了顶夸克时,一套称之为标准模型的粒子物理学模型所预言的62个基本粒子中的61个都已经得到了实验数据的支持与验证,看上去标准模型马上就要获得决定性的胜利,对物质微观结构的探索已经到达了它的尾声,似乎人类也马上就要听到这一跌宕起伏的,充满了高潮与华彩的探索乐章的终曲,但是仍然有一个粒子,游离在这座辉煌的大厦之外,仿佛一个幽灵,这就是希格斯粒子,而且就是这个粒子可能会击垮整座大厦。
2021公需科目《当代科学技术前沿知识》试题及答案(共150题)-当代科学技术前沿考试

当代科学技术前沿知识试题及答案(共150题)一.单项选择题1.(D) 是国际上首个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。
[2分]A前苏联B美国C日本D中国2.无人遥控潜水器最早出现在(A),主要用于考古方面的研究。
[2分]。
A 1953年B 1973年C 1993年D 2003年3在生命起源的理论中, (B)主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源,认为在原始地球的条件下,无机物可以转变为有机物,有机物可以发展为生物大分子和多分子体系,直到最后出现原始的生命体。
[2分A特创论B生源论C泛胚种论D化学进化论4.海洋立体观测监视系统是利用多种技术手段,进行海洋综台、立体观测监视的组合系统,下列不属于海洋立体观测监视系统的技术手段的是(B)。
[2分]A调查船观测B深海生物资源C浮标监测D卫星遥感5.载人潜水器, 特别是载人深潜器是当代海洋科技的制高点之一。
下列属于我国载人深潜器的是(D)。
[2分]A“双鱼座”4号B“深海6500"号C”和平I”号D“蛟龙”号6.(B)年,前苏联成功发射人类第一颗人造地球卫星,开创了空间科技的新纪元,人类从此进入空间时代。
[2分]A 1947B 1957C 1967D 19777.(A)由一层石墨层片卷曲而成,是结构最简单的碳纳米管。
[2分]A单壁碳纳米管B多壁碳纳米管C石墨烯D富勒烯8.海岸带生境具有独特的生物群落和极高的生态价值,下列不属于海岸带生境的是(A )。
[2分]A热液口B珊瑚礁C湿地D三角洲9.相比传统燃油车,以下哪点不属于纯电动汽车的缺点: (C)。
[2分]A续航里程短B充电时间长C车辆能耗高D仅适用于市区内通勤10.1948年,(B) 物理学家伽莫夫等提出了大爆炸宇宙模型,该模型取得巨大的成功。
[2分]A前苏联B美国C德国D英国1、我国的载人飞船被命名为: (D)。
[2分]A“水星”B“猎户座”C“东方“D“神舟”2、下列不属于纳米材料的是(D)。
寻找“上帝粒子”意义何在

银“上帝粒子”的提出者希格斯2012.08发明与创新482012年7月4日,欧洲核子研究中心科学家宣布,他们在寻找“上帝粒子”希格斯玻色子的过程中发现一种新粒子,其特性与科学家们探寻多年的希格斯玻色子相一致。
此前一天,美国能源部下属的费米国家加速器实验室也宣布,该实验室最新数据“强烈表明”希格斯玻色子的存在。
有报道称,如果最终能够证实上帝粒子的存在,并摸清它的特性,将是人类探索宇宙秘密的里程碑性事件。
霍金表示,希格斯应该就此理论获得诺贝尔奖,“我曾经打赌说不会发现希格斯玻色子,现在看来我输了100美元。
”那么,到底什么是希格斯玻色子,寻找它的意义何在?物理科学已经证实,自然界物体之间的相互作用力可以归结为4种,即:引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射性衰变的弱作用力。
各种相互作用是通过交换相应的媒介粒子实现的,如电磁力是通过交换光子、弱作用力是通过交换W 和Z 中间玻色子、强作用力是通过交换胶子、而引力是通过交换引力子。
上个世纪六七十年代,人们发现电磁力和弱作用力可以统一为一种“电弱”作用力,“电弱统一理论”由1983年在欧洲核子中心发现了W 和Z 中间玻色子(两位欧洲核子中心的教授由此获得1984年诺贝尔物理奖)而得到确立,构成以下所述粒子物理学的“标准模型”理论的一部分。
上个世纪五十年代,粒子物理学经历了一个困惑时期,那时实验上发现的像质子、中子那样的粒子越来越多,达数百种。
当时科学界开始重新对粒子和力及其之间规律性等进行分析,提出了粒子物理学的“标准模型”理论,这与中学化学课常用的“化学元素周期表”有点类似。
随着实验的不断深入,该理论经受住了各种实验的检验,其预言的几乎所有粒子都在实验中被发现,但科学家仍需解释为什么不同的粒子具有不同的质量,即物质质量来源的问题。
1964年,英国爱丁堡大学物理学家希格斯提出一种理论假设,后来被人们称为“希格斯机制”。
他认为,物质质量来源于一种粒子(后被学术界称为“希格斯粒子”),1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼称之为“指挥着宇宙交响曲”的“上帝粒子”。
粒子物理学的发展和研究进展

粒子物理学的发展和研究进展粒子物理学是物理学中最热门的领域之一,它致力于研究物质的最基本、最基础的构成粒子以及它们之间的相互作用。
粒子物理学的发展历程非常漫长而且具有曲折。
我们在这里总结了粒子物理学发展的历程以及最近的研究进展。
第一阶段:粒子的发现粒子物理学起源于20世纪初。
当时,科学家们提出了一个概念:原子是由电子和原子核组成的。
但是,人们很快就发现了原子不是不可分割的。
在1920年代,发现了一种新的粒子——质子和中子。
这两种粒子是原子核中的基本成分并且命名为核子。
然而,科学家们很快就发现了更多的粒子,如π介子,光子,μ子、K介子等等。
第二阶段:整合和气象学在20世纪4、50年代,粒子物理学的发展进入了一个新的时代。
随着物理学的发展和进步,人们开始整合起不同的粒子以及它们之间的相互作用,这为粒子物理学的未来发展奠定了基础。
气象学是粒子物理学的一个分支,涉及一系列用于研究物质和射线之间相互作用过程的仪器工具。
这项技术使得研究者能够深入研究粒子相互作用,精细测量粒子的性质等等。
第三阶段:强相互作用1954年,钱伯斯和史瓦西在麻省理工学院提出了具有里奇纳规范不变性的量子色动力学(QCD)观点,从而标志着强作用的现代理论的起始。
强作用是宇宙四种基本相互作用之一,这种力量比电磁力量和弱力更强。
强作用关注的是与粒子相互作用的质子和中子等粒子的基本结构以及它们之间的相互作用。
第四阶段:发现粒子在20世纪90年代至今,新的粒子被不断发现。
其中最著名的是希格斯玻色子的发现,它使得人们完整地理解了物质与宇宙的基本结构。
科学家们相信,发现希格斯玻色子对于理解物质本质以及宇宙运作规律非常重要。
未来的发展前景随着当今世界各科技领域迅猛发展,粒子物理学的发展也愈来愈重要。
粒子物理学目前的主要任务之一是理解粒子之间的相互作用。
同时,研究者不断尝试寻找更小、更基本的粒子和反物质,并且预计将有新的领域被发现并应用于其他领域。
未来,随着技术的提高,粒子物理学将更加深入研究物质和射线之间的相互作用,加速物质的研究,拓宽人类对宇宙的理解,为人们创造出更多有益的研究合作的可能性。
追寻“上帝粒子”

追寻“上帝粒子”演讲者之一的欧洲核子中心主任霍耶尔(Rolf-Dieter Heuer)的名字被推到最醒目的位置。
霍耶尔之前,一直是新闻不断的明星生物学家克里格-文特尔占据着头条。
沿用利昂-莱德曼在科普书里的叫法,媒体喜欢称希格斯粒子为“上帝粒子”。
身为一个无神论者,希格斯本人并不喜欢这个名字,原因很简单,“这会冒犯那些上帝的信徒。
”希格斯粒子的消息传来后,《大西洋月刊》记者还真找到了英国威斯敏斯特大教堂的大主教,但这位大主教婉拒道:“我们不想卷入这件事情。
”《新科学家》杂志发起了一轮投票:“既然科学家已经找到了希格斯粒子,我们还该叫它‘上帝粒子’吗?”3天内,投票吸引了众多的推荐和转发。
有人认为:希格斯给了这个世界质量,它是夸克之父,它是永远的“上帝粒子”。
也有人认为:叫它“上帝粒子”,我们就需要定义“什么是上帝”——那多麻烦!3天后的投票结果显示:79%的人支持仍把希格斯叫作“上帝粒子”。
诺奖难题在瑞士日内瓦,最高建筑是圣皮埃尔大教堂的钟楼,高度是37.5米,而日内瓦地下最深的建筑,毫无疑问就是郊外距地面深达百米的隧道——大型强子对撞机(LHC)。
不过还好,在这个以加尔文的宗教改革和“日内瓦圣经”著称的城市,发现“上帝粒子”不是件特别让人吃惊的事情。
经过了“毁灭地球”的谣言以及数次停机,耗费了25年,这座周长27公里的加速管道终于撞出了结果。
发布会上,吉亚诺蒂宣布“5个标准差”的结果后,霍耶尔补充:作为一个物理学家,我只能说发现了一个新粒子,但我更想像一个外行的普通人一样说:我们发现了希格斯粒子。
这个管理着七千多名工作人员的老头儿语言幽默、表情丰富,擅长用新鲜有趣的语言讲粒子物理。
在欧洲科学论坛的会场上,开场5分钟之内,他就不动声色地抖出了个新鲜得冒着热气的冷笑话:“宇宙的年龄有137亿年,如果你觉得不好理解,把它们换算成美金。
想象一下,这个数字大约有美国财政赤字的1%-2%。
那该是多么可观的天文数字呀!”霍耶尔的幽默与耐心是CERN找到希格斯粒子的原因之一,他们必须擅长沟通,善于向普通人推介那个令无数理论物理学家着迷一生的“上帝粒子”——根据福布斯估算,寻找希格斯粒子的花费大约为132.5亿美元,经费的主要来源是欧洲各国的税收,另外,这个项目还是美国能源部在海外投资最大的科研项目。
最伟大的物理学家Top10(国外英文资料)

最伟大的物理学家Top101. 艾萨克·牛顿 (Isaac Newton)牛顿是经典力学的奠基人,他提出的三大运动定律和万有引力定律,构成了现代物理学的基础。
他的著作《自然哲学的数学原理》是科学史上最重要的著作之一,对后世产生了深远的影响。
2. 阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein)爱因斯坦是现代物理学的奠基人之一,他提出了狭义相对论和广义相对论,彻底改变了人类对时间、空间和引力的认识。
他的E=mc²公式揭示了质量和能量之间的关系,为核能的开发和应用奠定了理论基础。
3. 尼尔斯·玻尔 (Niels Bohr)玻尔是量子力学的奠基人之一,他提出了玻尔模型,解释了原子的结构和光谱。
他还提出了互补原理,认为微观粒子的性质取决于观察者的测量方式,这一观点对量子力学的发展产生了重要影响。
4. 理查德·费曼 (Richard Feynman)费曼是量子电动力学的奠基人之一,他提出了费曼图和路径积分方法,简化了粒子间相互作用的计算。
他的教学风格和科普作品也深受读者喜爱,被誉为“物理学的诗人”。
5. 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell)麦克斯韦是电磁学的奠基人之一,他提出了麦克斯韦方程组,统一了电学和磁学,并预言了电磁波的存在。
他的工作为无线电、电视、雷达等技术的发展奠定了基础。
6. 欧内斯特·卢瑟福 (Ernest Rutherford)卢瑟福是原子核物理学的奠基人之一,他提出了原子核模型,解释了原子内部的结构。
他还发现了质子,并首次实现了人工核转变,为核能的开发和应用开辟了道路。
7. 保罗·狄拉克 (Paul Dirac)狄拉克是量子力学的奠基人之一,他提出了狄拉克方程,解释了电子的自旋和反粒子。
他的工作为量子场论的发展奠定了基础。
8. 沃尔夫冈·泡利 (Wolfgang Pauli)泡利是量子力学的奠基人之一,他提出了泡利不相容原理,解释了原子中电子的排列方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
世界科学2012.8●自从首次预测希格斯粒子存在的50年以来,科学家终于宣布,世界上最期望已久的粒子终于在大型强子对撞机上被检测到。
在瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心(CERN )的礼堂内,充满了经久不息的热烈掌声、口哨声和欢呼声。
这一突破意味着解释所有已知粒子以及作用于它们的各种力的粒子物理学标准模型,可望得以完成。
发现希格斯玻色子!欧洲核子研究中心(CERN )负责人7月4日宣布,质量约为125至126GeV 的希格斯玻色子分别在大型强子对撞机(LHC )上的CMS 和ATLAS 子探测器上被发现,确定性水平,或者说标准偏差分别为5西格玛。
即使按照粒子物理学家的严格标准,从统计学的角度来看,也足可以认定这种粒子已被发现。
“我认为我们已经发现了它,”CERN 总干事罗尔夫·霍耶尔(Rolf Heuer )在当地时间上午9时开始的久已期盼的新闻发布会即将结束时宣布道。
CMS 项目组的乔·英卡代拉(Joe Incan -dela )和ATLAS 项目组的法比奥拉·贾诺蒂(Fabiola Gianotti )报告称发现了质量约为125至126GeV 的希格斯玻色子,并达到5西格玛的标准偏差。
这一结果与去年12月这两个项目组宣布的在统计学意义上稍逊的发现希格斯粒子“迹象”的报告大致相同。
3日晚约11时,人们就开始井然有序地进入礼堂所在地,并在外露营休息,而于4日早上才开始排队准备进入的许多人,却因人满为患而被拒绝进入。
之前的几天里,各种传言、小道消息和炒作满天飞舞,但事实上,发现希格斯粒子几乎是可以肯定的,所以结果并不令人意外。
人们有信心相信,一定会是如预期的最好结果。
希格斯玻色子赋予所有基本粒子以质量,是所有物质存在的基础,是希格斯场的最基本单位。
希格斯场是一种包罗万象的实体,所有粒子都从中通过。
有些粒子,如光子,可以不受阻碍地从中通过,它们是无质量的。
而其他一些粒子则更像被困糖浆中的蝇子一样必须用力才能通过。
希格斯粒子及希格斯场是标准物理模型中所不可或缺的,但在7月4日宣布其发现之前,一直未被确定检测到。
新闻发布会上群情激奋,气氛热烈,最早预测希格斯玻色子存在的彼得·希格斯(Peter Higgs ,1964年希格斯玻色子以他的名字命名)也出席了这次新闻发布会,他心情激动地称此发现为“在我有生之年发生的最令人激动的事情。
”“这种质量的标准模式玻色子非常好,”贾诺蒂说道,“因为我们可以测量它,感谢大自然。
”近代发现史上人类智慧最伟大的成就之一方宇宁希格斯玻色子的发现及其科学意义欧洲核子研究中心计算机捕捉到一个典型的希格斯玻色子候选事件‖专稿‖4世界科学2012.8物理学家宁愿将发现的“希格斯玻色子”称为一种“新的玻色子”,这是因为他们还不清楚它的属性,还无法确定它与标准模型希格斯粒子的相似度。
“研究这种粒子的所有属性将是一个漫长的过程,”霍耶尔说道。
需要研究的属性之一是这种粒子的自旋,按照标准模型,它应该是一个零值。
CMS 项目组的奥利弗·巴克穆勒(Oliver Buchmueller )说道,LHC 在2012年底将能够确定新发现玻色子的自旋值。
“令人兴奋的并不仅仅是发现本身,而是这一发现对希格斯场研究前景的意义。
”希格斯玻色子及其重要意义在全世界都在关注物理学界发现希格斯玻色子的好消息之时,人们格外想了解什么是希格斯玻色子科学家为什么要努力寻找它?为什么物理学界的这一事件会引起人们广泛的关注许多人对这些并不十分清楚。
以下是《新科学家》杂志对这些问题给出的答案。
●科学史上最伟大的理论之一比较简洁的答案:发现希格斯粒子,将可能代表近代发现史上人类智慧最伟大的成就之一,将证实科学史上最伟大的理论之一,这的确是一个好消息。
但是,如果在LHC 上发现了希格斯粒子,那么有待于发现的还更多。
这是一个非常重要的实验,物理学家需要了解我们存在的一些根本性问题,从关于自然界存在的四种相互作用力是否统一这一重大理论的争论,到宇宙大爆炸究竟是由什么引起的等等,这些至今仍然没有找到答案,回答这些问题可能已经超出了我们这一代人在技术和财力上的能力。
较为详尽的答案:基本粒子是构成一切物质实体的基本成分,其中质子、中子和电子构成一切稳定的物质,质子、中子、原子核,最终是原子,都是有质量的。
如果没有希格斯粒子,这些粒子就会是无质量的,就像光子一样。
我们从经验知道,物体有多重,取决于它位于何处。
例如,在陆地上沉重的物体,在水中就会轻一些。
同样,如果你在糖浆中推动一个汤匙,感觉一定比在空气中移动它更费劲一些。
粒子物理学的标准模型暗示存在着一个充满所有空间的“希格斯场”,这个“希格斯场”与各种粒子相互作用,其活动有强有弱,互动强烈的粒子,在运动中会遇到更多的阻力,显得更重;有些粒子,如光子,与“希格斯场”完全不产生互动,因此光子总是保持无质量的状态。
如此,一切物质的质量都由“希格斯场”的存在而决定,而质量是我们存在环境中的一个意外,因为在我们生存的宇宙中,恰好就有这样的一个背景场。
●站在针尖上的天使那么为什么是希格斯粒子呢?相对论告诉我们,没有任何信号可以比光跑得更快。
这一理论与量子力学结合在一起告诉我们,我们所认为的场的力量,实际上是各种粒子在物体间的传播。
粒子传输力量的方式是有点像“接球游戏”:如果我丢一球,你抓住了它,我会因投掷行为的后推力向后退几步,你也会因接球的动作向后退几步。
因此,如果我们双方都有所行动,那么我们就会互相排斥。
所以,如果存在有一个希格斯场,那么也一定存在有一种与这个场相关的粒子,这种粒子就是希格斯粒子。
这似乎是一种想象中的设想,就像想象站在针尖上的天使。
那么,是什么原因促使科学家去想象这样一种场景呢过去50年里最大的成就之一是两种自然力的统一:电磁力和弱力的相互作用。
在这个“弱电统一理论”(Electroweak Theory )中,无质量光子的远距离交流产生电磁力,有质量的W 粒子和Z 粒子的交流则产生短程弱力,CERN 于20世纪60年代预测了W 和Z 粒子的存在,20世纪80年代证实了它们的存在。
质量约为125至126GeV 的希格斯玻色子分别在大型强子对撞机(LHC )上的CMS 和ATLAS 子探测器上被发现‖专稿‖5世界科学2012.8·相关链接·去年12月13日,欧洲核子研究中心(CERN )表示,他们发现了希格斯玻色子存在的迹象(见上图)。
参与寻找希格斯玻色子的Atlas 和CMS 实验团队宣称,他们在大致相同的124-125GeV 的位置,也就是相当于130倍质子质量的位置上看到了数据“峰值”。
当时,Atlas 团队发言人贾诺蒂说,这也许是因为数据波动造成的,但也许是因为更为有趣的原因,不能排除任何可能。
尽管已经看到了一些诱人的迹象,但结果不是那么清晰或肯定,伴随着与一些兴奋的猜测相比,CERN 表示:“它们还不够强有力,不足以宣告已经发现希格斯玻色子。
”科学家们需要在未来几个月进行更多的实验,以获得结论性证据。
自20世纪60年代发展起来的物理学标准模型,依赖于希格斯玻色子的存在———一种亚原子粒子,会与其他粒子碰撞,使一些粒子质量变大,一些粒子质量减轻,还有一些粒子完全失去质量,形成我们今天所知的宇宙。
希格斯玻色子被认为是建造宇宙的基本模块,是描述粒子和力相互作用的“标准模型”理论中最后一种尚未被发现的粒子。
然而,物理学家们仍为此激动不已。
当时一些科学家指出,尽管还没有得到结论性的实验结果,但是两个探测器都发现了少量过量的潜在衰变粒子,这与质量超过质子130倍的希格斯玻色子的存在相符。
英国曼彻斯特大学物理学家伦博尔德教授说,希格斯玻色子是否存在的发现不大可能成为一份圣诞礼物,但是物理学家完全可能在一年之内取得这项成果。
[则鸣/摘编]发现希格斯粒子存在迹象为了使这一理论在数学上能够说得通,这一基础理论中所有三种粒子都必须是无质量的,因此,它们“居中调停”的力量几乎是相同的。
只有当W 和Z 粒子在与“希格斯场”这一背景场的相互作用中获得了某种质量,这一基础统一理论才能解释,为什么这两种力与我们目前的测量方式看似不同,但从数学的角度上看却又是相容的。
从理论上来讲,希格斯粒子的质量应该是质子质量的100倍左右,但其确切质量无法预测。
自发现W 和Z 粒子以来的过去25年里,实验物理学家一直试图建立产生一个希格斯粒子的粒子加速器,如果它真的存在的话。
美国费米实验室的“万亿伏特粒子加速器”(Tevatron),能够达到质子质量的大约120倍(约120千兆电子伏特),但没有发现希格斯粒子。
●宇宙物质理论皇冠上的明珠LHC 的目的是为了探测比这质量更重的希格斯粒子,如果发现125GeV 质量的希格斯粒子,那它将成为弱电统一理论、人类的起源,以及几乎所有宇宙物质理论认识皇冠上的明珠。
但并非一切都那么乐观,标准模式并无法对希格斯粒子、W 粒子和Z 粒子的质量作出解释。
事实上,认为我们需要新的物理学来解释为什么量子力学效应不应该造成这种级别质量的论点也并不见得高明多少。
最激动人心的方式之一可能涉及一种叫做超对称的理论。
如果超对称真实存在,那么基本粒子的数量将翻一番,我们需要的将不是一种希格斯粒子,而是两种。
这正是许多物理学家们希望能够找到的。
从CERN 传来的消息表明,第二种粒子的质量大约为140GeV 。
超对称是一种更玄妙的弦理论模式的重要组成部分,弦理论模式试图将引力和量子力学统一起来。
一些理论家甚至有更多理由希望,两种希格斯粒子,甚至是我们没有预料到的其他粒子,也有可能被发现。
如果在LHC 上只发现一种希格斯粒子,没有任何其他的发现,这将是一个喜忧参半的结果。
从理论上我们甚至可以想像最坏的可能性,我们将有可能发现质量的起源,但却没有新的实验指导告诉我们将如何进行下一步。
[责任编辑:则鸣]‖专稿‖6。