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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
: u; z* D- j2 g- S; i- h. c9 b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& _/ g( s. N( ]5 w, v! F
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- P3 N" J, |. d- V% v
发现希格斯玻色子存在的证据。+ E6 g% o! k- n5 A8 X5 e
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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
& m4 Q# w" N/ C! \% I总是要从FDISK做起,尽管大多时候FORMAT完全可以# p7 h+ a) C# k' G+ D |% X
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
_! {! ~9 P5 r( [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
/ J, N4 U2 G& n! j n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
. ~" [* x7 S4 o: Q9 }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' u" {7 Q! m! c3 d9 R$ Y
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 S% [4 A/ O; X+ I* t' X" L8 N2 v" ?* \
是——验证希格斯玻色子的存在。
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; h. f% e& T, q: c$ X7 j 粒子学家们的这一追求是完全可以理解的。因为数千年来," p: m) x! |1 U+ r z
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
: l: c" N! N5 F& M6 t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!
/ d" o$ a8 m3 ]0 w! d' S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 _. \/ E' ^9 y0 g6 i
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 V7 l7 D- @& h" Q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
. i. [' e3 X8 X. y" _" m来,它更像是促成人类追求完美的天使。# l! F, r% E4 |$ v' Z
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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* t- O/ s$ g7 D' A5 x: H+ z
东。
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/ F/ g% D9 A# \( o$ N9 x6 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$ P- J+ P/ `0 Z4 U: x9 W1 B H
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
6 ~# R4 Y- p: a+ B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
$ M- C/ E2 h- u K( q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,% }. C, D' u/ Q8 z' k1 n
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
" Z/ F0 D& a1 K/ [, K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)2 A5 \ d" r+ b
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,9 f; X; f) t) F$ F; |4 }( [$ l
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7 L- k5 F2 @! c c
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2 ^6 y" v7 u4 h6 B7 Y7 O; T. s
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
1 i5 b# V7 i: V' o5 g5 I* {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' c: h. T" `/ Q X1 \
子,要么可归入轻子家族,要么是不同的夸克组成的。% X1 E9 E; w1 b2 _% o
6 v0 A2 z" E3 b2 o1 [4 }& J( O 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
6 G8 I ?$ y0 ~0 ~( ~同的“家园”,而且尤其让人陶醉的是,在这个模型中不同粒子
[/ i; K& o' u$ R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
/ |5 s i( n- d2 G+ e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
/ C! q& y6 c1 ~ U) L; I% q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
( }: a. H$ A* c/ a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
u: n) z9 A6 k+ ^. b# 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: J0 O5 c! f# C
的假设就导致了天使的出场——希格斯玻色子的存在。
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; v7 r8 l- o- f2 |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
/ p1 t5 P3 z9 G& y/ t$ v8 R1 B7 t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 f; l& D5 U, 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' o/ ?7 {, L/ O* H2 \
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
; u7 ^4 d7 S+ F, x2 z0 L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,: A& ^2 N3 @8 O+ E3 V
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
, Z3 Y! H; V; B9 u% s2 K9 X1 {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
P' W0 N- r K9 ^的基本粒子。+ f2 _/ l) I2 L" g
) W8 P1 P3 J' t7 s6 w# Y5 B 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
: ~: Q5 x/ W9 D# u1 c6 I# u000年9月,欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机(LEP)
/ l0 D' G. U8 R% S% z& O$ `; E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
# k& H, z! P& ^4 a$ F; C d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
; ~+ f$ F% e# n% o" P# p% d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
4 S' v, p" _5 |/ {' U4 h' l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
2 S. |. Q$ u* k% H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- c, R! @" q% m' T" H7 j
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
+ C2 g9 w. I$ X; e( T验数据分析错误。5 ?. W! c4 R4 q
9 {5 u" a" ~! D9 x3 E; A0 x2 i 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,$ i b- z) p, {! u) W
但欧洲核子中心利用LEP在115吉电子伏的能量水平上依然
$ Z0 j6 V+ y' V2 B) [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
) }6 v2 |& W% O* K) ]2 l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# [0 z C* k V8 r% G
能性仅剩下30%,如同欧洲核子中心的科学家尼尔·卡德所说:
) u4 W; \. A0 U2 M; i“我们失去了大部分的狩猎场”。不过,美梦依然有成真的概率,/ `* v+ U6 H5 O
毕竟还剩下30%。对于科学而言,哪怕是0.01%的可能都
9 ~$ N* l" m% E6 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# ~3 o( r% T3 |$ y9 R
挽救标准模型这座大厦而已。
0 s* v7 c# V. U 其实,标准模型并非是唯一的理论体系。早在数十年前,就4 ^ u' S c- _! b" S& W# n
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( W: d7 {! ]5 w1 p! F, \8 A
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# |' t5 Q4 e$ H, x7 @2 D
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& N6 X |, h2 o6 T {
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。
- Q1 }5 L/ B# n8 o2 I& P3 H5 _* x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8 y# r8 j- D9 d; b
人们追求完美世界的终结。
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# L2 n* y6 c1 P9 U3 ? 或许,不久人们就会真的发现希格斯玻色子的存在;或许,: A7 t: E2 ?+ V, T: }# g# \7 ~
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;( S7 T% @* [" }" d* ~! B9 i& N
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7 N N" u s) ?+ y5 V0 T T
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
% Y6 ?$ D* j5 U2 d) R6 ^7 j9 k* s8 f被引入全新的领域;或许……无论如何,我们需要的其实并不是
# |( P9 [+ X; N3 A+ r5 o天使,只是一个合理的存在。 |
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