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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
9 k \4 |* G3 J$ v; g, V* w( ]* M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
]7 X' p% ?$ B `3 A# V$ d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* t, I; e8 w2 z( p
发现希格斯玻色子存在的证据。
. {5 q& h6 A& H/ t
6 @! J w. D: O! ]4 {7 N) t 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" _: x% ~3 N# I6 \" a6 i
总是要从FDISK做起,尽管大多时候FORMAT完全可以4 ^" d: |( }; q
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
$ \$ R* [& E: u" o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
; b! z; w6 N( N9 e, {0 |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
3 |% O, M) D$ m+ i* P0 h: \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
; Y# c9 E% I. i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% H! N* z6 y4 k; J$ j# M
是——验证希格斯玻色子的存在。3 y4 X( e1 Y6 D4 `2 O I
) i/ W8 G' v7 i' L6 k/ G
粒子学家们的这一追求是完全可以理解的。因为数千年来,( H$ G! |: A8 }9 ]) e5 n
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
+ G3 r P# J2 y* A& I1 A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!9 @' ]7 P c! v7 F. P$ \
有了希格斯玻色子,统一理论就完全成立了,将有更多的世间万9 {7 n4 {/ z7 Z8 F
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
6 k) _' t5 {$ v+ n9 D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1 N1 h' b( _0 h) `4 N2 w" e W F
来,它更像是促成人类追求完美的天使。7 t4 D! x0 b. B( j! ]
+ G j4 r7 h& c% |% l2 O 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
5 L3 i% X1 J' ]2 @( T- K; Q* c东。% K; Y5 L2 h( L2 i1 \3 U
0 P! s) U: Y) P; U' ^: f, ~
人们已经发现,自然界中物体之间千差万别的相互作用,可
4 J. g3 N- S2 \9 u% g, t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
) B6 ?: b. ?! ?* \! l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
. _# S3 J7 Z9 m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,0 k8 b7 E3 @6 R; \/ B; K2 t
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1 t# k9 M( T) O2 ]' w9 Z* 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)5 D1 ]# B( h: P; G) u- T
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 r7 S" v2 m+ N8 d6 r. L1 X# o
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
8 Q, Q$ l0 t: X. G% K; I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
; ^, y7 M. ~$ K9 Z6 E2 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
4 y$ I- W( b5 g2 k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 z: f$ {, ?: j3 |) m
子,要么可归入轻子家族,要么是不同的夸克组成的。
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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
8 q/ k0 n5 @0 ~) r" P. d同的“家园”,而且尤其让人陶醉的是,在这个模型中不同粒子' K! {9 H) e2 A( ~; h
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
4 `9 A% A. x" m0 h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
2 k; c3 F8 O0 j1 h4 H- [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
) H' X5 ~$ r5 i8 h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# U9 |5 J2 n- a/ ^8 \$ N9 s; b
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* g4 F, H' m, f, J7 y( r- ^
的假设就导致了天使的出场——希格斯玻色子的存在。& v# y( ]/ p% \$ }7 e7 k
2 c" E6 `# X+ Y f0 V b
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 v0 m! c2 k7 ]! u+ y# F
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# w0 K, J. Q- s9 ]
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
, ~/ u! H4 p3 k y7 c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+ o" [; b0 E' C) z7 [" ]& E
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,
, }$ g _% L# F7 D: 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: o1 ~+ J% t: e! I* x! m9 m( X3 n
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" W! I: W, X7 Y1 x的基本粒子。
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& O6 }) {+ r G0 w 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
: f& }* U, r- M' T6 [- S000年9月,欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机(LEP)4 c1 I! J, v$ d' W+ 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' u* ] L, A0 K* _3 x; \# Q1 Y" a
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5 Y& b" L& K/ Y e
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, Q0 l5 P6 t6 Y+ |9 I/ i Y# I
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) r1 K; w+ f; r! d- d. 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 i6 A& C9 w( V" _
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
) C! _% W! B" O, W' m验数据分析错误。
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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,
0 E/ C8 _2 p0 x, J3 E* g s. Q: J但欧洲核子中心利用LEP在115吉电子伏的能量水平上依然+ M1 [0 H3 y w7 ?. v+ a: F# V2 \4 }
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 O8 f n0 X; F8 |7 q0 j6 K% h6 m, w
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
/ p5 n5 Y5 a, S+ E% b5 P3 i* z能性仅剩下30%,如同欧洲核子中心的科学家尼尔·卡德所说:
3 q& r; I5 f$ ?2 m4 s( X8 N. |+ |“我们失去了大部分的狩猎场”。不过,美梦依然有成真的概率,8 x$ b% }- _- y& R# C1 M
毕竟还剩下30%。对于科学而言,哪怕是0.01%的可能都
9 ]; Y8 j; A! Q( k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
/ P1 s/ K% h+ ], {挽救标准模型这座大厦而已。) R, c: R" j+ a" s. L; e
其实,标准模型并非是唯一的理论体系。早在数十年前,就( H) v+ @" L# F! F7 p t
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0 _' p/ `' Z! q! E6 Z- `
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% d( U% w2 G- a; A5 C$ r4 _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
) z5 O: c# I2 l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。
7 Z4 U2 i7 A3 Q( P- G% \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
6 E% M$ \& U; z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,
. Y. g# q. y. x: m: L$ h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;2 S( L2 t; R. ~# d
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
# i( u- U _2 x6 S. X, f/ b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
7 A0 f: L" e& \( }被引入全新的领域;或许……无论如何,我们需要的其实并不是( f+ Q4 L6 d" x. ]4 z4 ?
天使,只是一个合理的存在。 |
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