PDF《寻找“上帝粒子” 意义何在？》

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1 3 年10月9日星期三 昨天,一年一度的诺贝尔物理 奖揭晓. 英国人彼得 ・ 希格斯和比利 时人弗朗索瓦 ・ 恩格勒分享了今年 的诺贝尔物理学奖, 他们获奖的成果 是在 ! #$ 年提出的一项理论,该理 论揭示了粒子是如何获得质量的. %&

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年, 他们的理论预言, 希格斯玻 色子的存在, 得到了位于瑞士日内瓦 的欧洲核子中心实验的证实. 理论 存在看不见的场 复旦大学物理系教授吴咏时解 读本年度诺贝尔物理奖时介绍, 这 项发现是构成粒子物理学标准模型 的核心部分之一,这一模型描述我 们所生活的世界是如何构成的.根 据这一模型, 万事万物, 从鲜花到人 体, 再到恒星和行星, 所有的一切都 是由少数几种基本材料组成的, 那就 是物质粒子.这些粒子受力的控制, 以便确保各种粒子各从其类. 整个标 准模型的完成需要存在一种粒子, 那 就是希格斯玻色子, 即所谓的 上帝 粒子 .这种粒子源于一种看不见却 充斥整个空间的场. 尽管宇宙看上去 几乎是空的, 但是这种场的确存在于 那里. 离开这个场, 我们将不复存在, 因为正是借助于与这一场之间的相 互作用, 粒子才获得了质量. 试验 定量分析 粒子 吴咏时教授进而解释,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.标准模型是我 们当前人类对自然界的一个基本物 理理论.它告诉我们自然界四种力 中的三个: 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 , 另一个就 是与希格斯玻色子有关的对称性破 缺的理论.杨振宁(米尔斯理论在 理论上是相当完美的,它能给我们 很多确定的预言,而且很多都被相 当精密的实验所证实.但是与之相 比, 此前, 希格斯玻色子相关的理论 虽然在定性上非常重要, 但是在定量 上还很不完善, 很不成熟. 因此, 当希 格斯玻色子被发现时, 原有理论的重 要性得以证实;

而且, 试验证实, 希格 斯玻色子的质量约为氢原子核的 !)) 倍,科学家将得以进行定量分 析, 这是发现 上帝粒子 意义所在. 用途 研究宇宙的基础 有了 '

上帝粒子'

的基础, 我们 可以更好地认识宇宙 ,吴咏时说, 首先对于未来宇宙早期演化的研究 将具有重要的推动作用.希格斯玻 色子的研究不仅能促进我们对微观 世界的理解,也能促进我们对宇观 尺度的理解.这也是基础物理学里 一个很有趣的现象―― ―极小尺度的 现象与极大尺度的现象具有一些微 妙的连接. 比如说, 早期宇宙某个时 段的能量标度和我们现在加速器上 微观粒子的能量标度是接近的, 通 过粒子研究,科学家甚至可以还原 宇宙的秘密. 很多人关心 上帝粒子 的发现 有何应用性成果? 吴咏时坦言, 这是 物理学一个最基础的研究, 从现实 意义上说, 我有一个这样的看法: 好 像是一个艺术家,做出了一个很完 美的艺术品.这也许和我们日常生 活, 吃、 喝、 用不见得有什么直接联 系. 但是对大家的精神上, 对科学的 理解上,满足了大家的好奇心和对 真知的追求,如同我们对艺术审美 的需求一样. 吴咏时进而指出,随着研究深 入和完善,将来物理学的标准模型 将进一步完善,这将使得人类对自 然界的认识登上一个新的高峰、 铸 就一个新的里程碑. 吴咏时最后介绍,我国现在粒 子物理研究的某些领域也做出了很 有影响的工作. 比如, 在大亚湾进行 的中微子振荡实验,得出了一个重 要的参数的数值.这显示我国对中 微子振荡领域的研究,在国际上已 占有一席之地. 这个方面的研究, 实 际上也是和希格斯粒子的物理有重 要的关联. 另外, 中国正在进行的寻 找暗物质的研究,也是一项值得期 待和关注的粒子科学前沿的探索. 但是,中国在这些粒子物理前沿领 域的理论研究上,还需要进一步努 力, 去赶超国际领先水平.