圖為探測器中顯示的粒子對撞后形成新粒子的運動軌跡，歐洲核子研究中心2011年12月13日發(fā)布。新華社發(fā)

剛剛揭曉的2013年諾貝爾物理學獎，授予了比利時理論物理學家弗朗索瓦·恩格勒和英國理論物理學家彼得·希格斯，以表彰他們在預測希格斯玻色子上的工作。

那么，希格斯玻色子是什么，找到它為何如此重要？

希格斯玻色子是科學家按照粒子物理學標準模型預言存在的一種粒子，最早在1964年由包括希格斯和恩格勒等在內的6位物理學家提出。這一粒子的使命是：解釋質量的起源。

中科院高能物理研究所研究員陳國明說，為解釋物質的起源，物理學家假設了一套標準模型。但在建立模型時遇到一個問題：按照標準模型理論，基本粒子并沒有質量，但實驗結果卻又清楚表明，除了光子以外的基本粒子都是有質量的。它們的質量從何而來？

為了解答這一疑問，希格斯創(chuàng)造性地提出了存在希格斯場，遍布在宇宙間，基本粒子是在與希格斯場的相互作用下獲得了質量，而生成希格斯場的就是希格斯玻色子。

陳國明說，在物理學標準模型的62種基本粒子中，其他61種都已被實驗證實存在，只有希格斯玻色子這關鍵一環(huán)仍然懸而未決。假使它存在，將彌補粒子物理學標準模型描述整個宇宙如何運行的不足。

粒子物理標準模型所描述的所有物理現(xiàn)象和現(xiàn)有實驗結果幾乎全部吻合，只是希格斯玻色子一直沒有現(xiàn)身。而理論模型再完美也只能是假設，并不能令人信服地解釋現(xiàn)實世界。

“上帝粒子”一詞由出版商刺激科普書銷量流傳開來

根據(jù)希格斯的理論，在宇宙誕生的最初，并沒有希格斯玻色子，各種基本粒子都如光子一般，以光速橫沖直撞。宇宙誕生十幾秒后，希格斯玻色子誕生，并形成 “希格斯場”。除了光子，其他的基本粒子與希格斯玻色子發(fā)生碰撞后，就如同輕巧的棉花吸飽了水分一般，獲得了質量，而速度則慢了下來。

在希格斯的理論中，沒有了希格斯玻色子，其他基本粒子就會仍以光速運行，宇宙將仍然是一鍋沸騰的基本粒子湯，不能組成物質，生命更無從談起。

1988年諾貝爾物理學獎得主萊昂·萊德曼著手介紹希格斯玻色子時，曾想用“上帝詛咒的粒子”作為書名，但出版商想出了一個更能刺激銷量的名字——“上帝粒子”，意為：找到它，就洞悉了上帝。從此，“上帝粒子”之名便流傳開來。

陳國明說，由于“上帝粒子”的使命在宇宙大爆炸初始就已經(jīng)完成，科學家要尋獲希格斯玻色子的蹤跡，就只有建造能量強大的對撞機，在里面給兩束高能粒子進行加速并對撞，來模擬宇宙開始的時刻，讓它在實驗室里“復活”。

尋找“上帝粒子”并非易事。陳國明說，每萬億次的質子對撞，才可能產(chǎn)生一次希格斯玻色子。這就好比在一大堆沙子中找出一顆金沙，且這?！敖鹕场鞭D瞬即逝，十億分之一秒后就會衰變成光子和強子等其他粒子。

2012年7月4日，歐洲核子研究中心宣布，該中心通過大型強子對撞機發(fā)現(xiàn)了一種新型粒子，其行為特征的一致性，意味著這很可能就是尋找多年的“上帝粒子”——希格斯玻色子。

2012年希格斯玻色子的“發(fā)現(xiàn)”，其意義被評價為如同萬有引力、進化論、DNA雙螺旋結構等的發(fā)現(xiàn)。不少科學家也認為，這可能是“半個多世紀來最偉大物理學成就”。但“上帝粒子”的預言者仍與當年的物理學諾貝爾獎失之交臂，一個重要原因是：仍不能確認找到的新粒子是否就是“上帝粒子”。

今年3月，歐洲核子研究中心的科學家宣布，通過進一步分析數(shù)據(jù)，他們越發(fā)確信在去年7月發(fā)現(xiàn)的新粒子就是“上帝粒子”。

值得一提的是，中國也是該對撞機的出資者之一，中國科學家也參與了發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”的工作。

希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)，有望改變人類對宇宙的理解，對自然界的認識也會向前推進一大步。但發(fā)現(xiàn)了“上帝粒子”，并不意味著粒子物理學即將畫上圓滿句號。粒子物理學標準模型不是萬能的，暗物質、暗能量、物質與反物質不對稱等問題，它都不能解釋。這一切，還有待科學家們去探究。（記者喻思孌 《 人民日報 》（ 2013年11月04日 20 版））

責編：林露、趙竹青

新聞來源：http://scitech.people.com.cn/n/2013/1104/c1057-23418587.html