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“上帝粒子”预测者获2013年诺贝尔物理学奖
2013-10-09 中国科技网-科技日报

  “上帝粒子”研究得了诺贝尔奖。2012年7月4日,瑞士梅兰,斟酌,再斟酌,科学家宣布发现新粒子,特性与“上帝粒子”即希格斯玻色子的理论描述高度吻合。2013年10月8日,瑞典斯德哥尔摩,推迟,再推迟,物理学奖比原定时间晚一个小时公布,弗朗索瓦·恩格勒特与彼得·希格斯最终获奖。

  众望所归。

  “上帝粒子”的美,不只上帝看得到

  万物为什么会有质量?对于我们来说,这是踩到体重秤上后才会想到的问题,但对恩格勒特与希格斯来讲可不是这样。

  上世纪60年代,基于杨—米尔斯理论的非阿贝尔规范场理论兴起,并建构成为现代的标准模型理论。其唯一的缺憾是并没有描述到重力,而杨—米尔斯理论应用在弱相互作用和强相互作用中,遇到的主要障碍也正是质量问题。因此标准模型不是一套万有理论,其尚缺一块基石。

  这块基石,被英国物理学家彼得·希格斯预言为标准模型中最后一种未被发现的粒子——希格斯玻色子,也就是“上帝粒子”。

  但希格斯机制的提出绝不是一人之力。1964年,比利时理论学家罗伯特·布绕特(已故)和弗朗索瓦·恩格勒特首先提出了量子场方程,在符合相对论的前提下产生弱电对称破缺。同年,彼得·希格斯提出了同样的方程,并且指出这个场中的涟漪会表现为一种新的粒子。而随后另一组研究者将这些概念整合成了一种更为现实的理论。

  这个被假定为一种遍布于宇宙的量子场,后来称为希格斯场。W玻色子和Z玻色子在与这个场的某种相互作用获得了它们的质量,费米子则通过另外一种相互作用获得了质量。而遵照量子场论,每一种量子场都有其特定的演化方式,其能量呈一团团的,集中在一起,这些能量团可以诠释为对应于这量子场的粒子。譬如说,电磁场的能量团称为光子,希格斯场的能量团,就称为希格斯玻色子。

  若该粒子出现,物质质量起源之谜也将会揭开;若该粒子不存在,理论上只能要求所有粒子无一例外地必须完全没有质量,这无疑与现行的实验观察相矛盾。令人震惊之处就是:物理学家们若要重新评估该论述,其意义可不只是一条理论的修改,而是一场颠覆。

  于是希格斯玻色子,成了整个亚原子界最闻名遐迩却最令人迷惑的小东西,长期以来其踪迹占据着整个粒子物理学界的研究中心。它的标准含义是“粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子”,它的身份描述两个字就可以:神秘——用今天的话来说,叫不明觉厉。

  鉴于该粒子恼人的特性,1988年诺贝尔物理学奖获得者利昂·莱德曼在一本科普著作中将其称为“该死的粒子”(Goddamn particle)。后来出版商觉得不妥,于是简化为“God particle”,就是今天著名的说法:“上帝粒子。”

  原则上和上帝没有任何关系。

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