仍然隐藏于希格斯玻色子中的物理学

<正>自2012年发现希格斯玻色子以来,大型强子对撞机还未发现新的粒子,但物理学家表示,人类仍然可以从希格斯粒子中了解很多东西。2012年,粒子在大型强子对撞机(LHC)27千米长的圆形隧道中相撞,产生了希格斯玻色子。希格斯玻色子是粒子物理学标准模型所预测的最后一个失踪粒子,也是将数十年前的一组方程组合在一起的关键所在。但在大型强子对撞机上还没有发现其他新的粒子,这为人类留下了许多标准模型无法解开的宇宙谜团。一场关于是否要     

捕捉“上帝粒子”:一场人类智慧的接力赛

对粒子物理学家们来说,证明希格斯玻色子的存在固然皆大欢喜,证明希格斯玻色子不存在也同样可喜可贺,因为真相的出现就是胜利……"缺席"的玻色子宇宙大爆炸理论虽然相对合理地解释了有关宇宙起源的种种困惑,但对宇宙中的物质如何演变,恒星和星系如何形成则要仰仗经典力学理论的帮助才能予以回答。当年牛顿看见苹果从树     

粒子物理学到了转折关头

●作为一种尚未被人知晓、然而却为其他粒子产生质量的希格斯玻色子,是完成并确认粒子物理标准模型所需的最后一个要素。希格斯玻色子将扩展标准模型希格斯玻色子的发现或将使标准模型更为完整。让我们暂且同意,大型强子对撞机(LHC)的探测器ATLAS以及紧凑型μ介子螺线管已经发现了一个质量约125千兆电子伏特(GeV)的希格斯玻色子。虽然     

《自然》:2012十大科学事件回顾

1.找到希格斯玻色子 掌声、欣慰、喜悦和泪水.2012年7月,世界上最大的物理实验正式发现了希格斯玻色子.欧洲核子中心的大型强子对撞机在经过500万亿次质子碰撞实验之后,物理学家可以很自信地宣布,他们已经看到了一个质量大约为125千兆电子伏特的玻色子.大约50年前,包括彼得·希格斯(Peter Higgs)在内的一些理论物理学家提出,希格斯场遍布于宇宙中并赋予某些粒子以质量,而希格斯玻色子则是希格斯场的具体化.令人失望的是,除了根据粒子物理学标准模型所作的预测,没有令人信服的线索揭示出希格斯玻色子的行为.如今,大型强子对撞机终于发现了根据超对称理论预测的粒子,这将大大拓展我们对亚原子世界的理解,并有助于对暗物质等神秘现象做出解释.     

物理学家计划搜寻成对的希格斯玻色子

正对于迫不及待想要探索新疆域的粒子物理学家来说,发现希格斯玻色子已经变成一种甜蜜中带着苦涩的成功。2012年,全球最大的原子对撞机——大型强子对撞机(LargeHadronCollider,LHC)探测到希格斯玻色子。这种人类长久以来苦苦寻找的粒子填补了基本粒子和基本力标准模型的最后一个缺口。但是从那时起,标准模型已经成功通过每一次测试,没有产生对物理新发现的一丁点暗示。现在,希格斯玻色子本身也许提     

希格斯玻色子不存在几率仅为三亿分之一

2012年7月4日,英国科学家宣布发现了一种与希格斯玻色子类似的粒子。现在,借助大型强子对撞机寻找希格斯玻色子的研究小组报告称,实验结果的确定性水平达到5.9西格马,这进一步证实了他们极有可能发现了这种有着"上帝粒子"之称的粒子。科学家寻找上帝粒子已经有数十年历史,这种粒子是标准物理学模型中缺失的最后一环,它能够解释物质为何拥有质量。大型强子对撞机通过质子束对撞产生巨大能量,进而形成上帝粒子。但这种粒子瞬间即逝,衰变成其他可以被捕获和进行分析的粒子,或     

希格斯子闯入了死胡同

希格斯玻色子的发现终于在历史上将最精密的科学模型补充完整了,可这也恰恰带来了一系列的问题:希格斯的存在,使得一个显然不完整的模型趋于完整,同时,实验也无法提供一个通过改进模型来弥补它不足的线索。粒子物理学又一次亟需新一轮的翻天覆地。1964年一个普通的星期二,甲壳虫乐队如风暴     

超大型强子对撞机

<正>预计未来的超大型强子对撞机(VLHC),其加速环的周长将达到100公里,产生的能量是目前大型强子对撞机的7倍。2008年在欧洲启动大型强子对撞机(LHC)时,粒子物理学家们没有奢求要一台更大型的强子对撞机。当2012年LHC完成了最初的使命——发现希格斯玻色子,物理学家开始兴奋的憧憬设计一台机器来取代它:超大型强子对撞机(VLHC)。     

发现希格斯玻色子简史

●希格斯玻色子的发现是科学发现史上最为轰动的事件之一,瑞士日内瓦附近的欧洲核子研究中心(CERN)的物理学家7月4日宣布,他们通过大型强子对撞机(LHC)找到了期望已久的希格斯玻色子,50年时间对这种赋予     

希格斯之后的新粒子景观——后LHC时代的“希格斯工厂”探究

欧洲大型强子对撞机(LHC)发现了疑似希格斯玻色子,从而在粒子物理学研究史上留下了浓重的一笔。然而,科技的进步如白驹过隙,科学家们认为LHC行将落伍,拟计划建造其替代品——ILC、LEP3抑或CLIC,便于更精确地研究希格斯玻色子及其相互作用。新粒子抑或更复杂有趣?当世界各地的粒子物理学家7月5日"醒"来之时,那欢乐的场面、解脱的感觉乃至热泪盈眶的情景仍然记忆犹新——除此之外,仍有一个巨大的问题没有答案。就在前一天,欧洲核子中心(CERN)宣布,一个疑似希格斯玻色子的新粒子在大型强子     

希格斯理论获奖姗姗来迟

颇有争议的诺贝尔物理学奖在经过许多年的翘首以待后,于2013年10月8日终于揭晓．正如人们所预期的那样．今年诺贝尔物理学奖的获得者是彼得．希格斯（Peter Higgs）和弗朗索瓦．恩格勒（Francois Englert）。自去年欧洲核子研究中心（CERN）宣布发现希格斯玻色子以来．希格斯将获物理学奖的呼声日高。     

“上帝粒子”:接近发现的希格斯玻色子

北京时间2012年7月4日,欧洲科学家宣布"接近发现"上帝粒子,或可解开万物质量来源之谜。那么,究竟为什么物理学家会如此痴迷"上帝粒子"?它的发现又有何重大意义呢?请跟随本文一同去寻找答案。2012年7月4日到11日的高能物理国际会议,是一场被物理学家认为"即使不睡觉也没问题"的物理大事件。究竟是什么事情让科学家们如此疯狂?毫无疑问,那就是捉弄世人几十年的"上帝粒子"——希格斯玻色子"接近发现"了!     

“上帝粒子”的存在获新证据

<正>去年7月4日,欧洲核子研究中心(CERN)宣布,该中心的两个强子对撞实验项目发现了同一种新粒子,它的许多特征与科学家寻找多年的希格斯玻色子一致。如今,CERN发布公告称,最新的数据分析显示,这一种新粒子"越来越像"希格斯玻色子。科学家分析了比去年的研究多2.5倍的数据,来计算新粒子的量子特性以及它与其他粒子之间的相互作用。但CERN表示,     

新年，新科学

新年伊始,万象更新。回首过去,希格斯玻色子的发现,注定在科学的发展历程上为2012年赋予了史诗般的内涵;放眼今朝,太多的期许让你我有理由相信,这或许也将是一个不平凡的年头。美国航天局2012年12月17日证实,燃料耗尽的姊妹探测器——"埃布"和"弗洛"已于当天下午"故意"撞向月球表面,其科学探索任务就此终结。美姊妹探测器"故意"撞月     

“上帝粒子”也许并不存在

希格斯玻色子是由英国人彼得·W·希格斯(Peter W.Higgs,左上图)等物理学家在上世纪60年代提出的一种基本粒子,它被认为是物质的质量之源,因此被称为"上帝粒子"。但这种粒子就像神话中的独角兽一样难觅影踪。尽管科学家们仍在努力寻找其踪     

《科学》杂志揭晓2012年十大科学突破——发现“上帝粒子”居首

美国《科学》杂志网站12月20日公布了该刊评选出的2012年十大科学进展,其中发现被称为"上帝粒子"的希格斯玻色子被列为本年度最大科学突破。其余入选的科学突破包括遗传学、工程等领域的科学成就。     

从LHC到希格斯玻色子的发现——两本与“上帝粒子”有关的新书介绍

《希格斯:"上帝粒子"的发明与发现》(Higgs:The Invention and Discovery of the‘God Particle’),吉姆·巴戈特(Jim Baggott)著,牛津大学出版社,纽约,2012.$24.95(277页),ISBN 978-0-19-960349-7《宇宙尽头的粒子:对希格斯玻色子的搜寻如何引领我们到一个新世界的边缘》(The Particle at the End of the Universe:How the Hunt for the Higgs Boson Leads Us to the Edge of a New World),肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)著,达顿出版社,纽约,2012.$27.95(341页),ISBN 978-0-525-95359-3由于欧洲核子中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)研究程序获得的备受瞩目的成功,看到相关新书的出版也就一点也不令人吃惊:它会告诉你这个由LHC开始的戏剧性故事,以及那个很可能是希格斯玻色子的发现。这两本书一是肖恩·卡罗尔(Sean Carroll)的《宇宙尽头的粒子:对希格斯玻色子的搜寻如何引领我们到一个新世界的边缘》;另一是吉姆·巴戈特(Jim Baggott)的《希格斯:"上帝粒子"的发明与发现》。两本书都介绍了希格斯玻色子的史诗般的传奇,虽然作者有他自己处理故事的方式,但二者都着重突出了所涉及的人。事实上,在描述历史和人物上二者都是最强的。理论家卡罗尔以一个准知情人的视角讲述了这个故事。尽管他并没有直接参与LHC的研究,但他是一个颇有些名望的物理学博主——在今日世界,有关一项发现的传闻在博客世界中出现要远比官方的通告来得早——卡罗尔叙述了他是如何通过他的"媒体"来关注2012年7月对希格斯玻色子的宣告的。《宇宙尽头的粒子:对希格斯玻色子的搜寻如何引领我们到一个新世界的边缘》一书的开篇是引导性的描述和有关标准模型的简史,以及对LHC探测器是如何工作的作了粗略的解释。然而,这本书关注的重点是希格斯场和玻色子,作者在对称性以及如何打破对称——即使这意味着得到了一个破缺的对称性——等问题上花费了一些笔墨,特别是有关希格斯机制和LHC的章节十分有趣,文笔优美流畅。这本书非常适合于那些喜欢以谈话形式描述希格斯玻色子及其意义的读者。如果你的邻居是非专业人士,那么他们也会喜欢它。当然,《宇宙尽头的粒子》也存有一些不足,即在书的前半部分中,经常出现卡罗尔的自说自话。应该说,一本好书会吸引读者沉浸到故事之中,直到一切都结束。该书还介绍了量子场论,这一理论描述了如何将电子、光子和所有其他亚原子粒子表达成不同场的振动模式。由于通俗文学中难得见到独特的见识,《宇宙尽头的粒子》一书对于一个对现代物理学细节感兴趣的读者会有所裨益。然而,卡罗尔给予量子场论的待遇比我期待的"肤浅"。其实,要是以适当的难度将这个问题对目标群体多写几页,将会大大拓展这本书的受众面。最后,我对此书的一个忠告是,卡罗尔频繁提及的引力子,毫无疑问这是一种推测中的粒子,可在书中却给粗心的读者留下印象,似乎它们是公认的事实,而不是理论上的假设。《希格斯:"上帝粒子"的发明与发现》则具有完全不同的风格。巴戈特是一位自由撰稿人,不是物理学界的局内人,他的作品如同保鲜盒,致使读者很容易地进入他的故事而无需刺激性的情节。尽管他的题材相对狭窄,该书实际上是在写关于对称性的——希格斯玻色子的发现确实是过去近百年来的最高成就,在那期间,科学家已经越来越意识到对称性在我们宇宙中所扮演的角色。在该书的第一章,介绍了一位才华横溢的数学家埃米·诺特(Emmy Noether,她的名字与拥有守恒定律的物理学理论中的数学对称性紧密相联),然而,在描述过程中存在较明显的缺陷。巴戈特给出空间和时间对称性的常见例子分别导致动量和能量的守恒,但他试图通过量子力学相对称性来解释电荷守恒的起源。这是准确的,但我不能确信非专业人士会理解他的描述。在我看来,读者更情愿简单地接受另一种被发现的对称性,即电荷的守恒,虽然它仅仅意味着对"量子力学相是什么"这个问     

寻找缺失的“拼图”

"我们从何处来?我们是谁?我们往何处去?"也许自从人类有了意识以来,这些问题就一再被提起,不少科学家穷尽了一生去向前追溯:人类的起源、生命的起源、星球的起源,直至宇宙的起源。自20世纪60年代发展起来的物理学标准模型,依赖于希格斯玻色子的存在。这种粒子是物理学标准模型预言的一种自旋为零的亚原子粒子,当它与其它粒子碰撞时会使一些粒子质量变大,一些粒子质量减轻,还有一些粒子则完全失去质量,形成我们今天所知的宇宙。希格斯玻色子的发现除了能给发现者带来诺贝尔奖,还将为物理学的这段空中楼阁岁月做一     

超越希格斯:异奇常特物衰理变学信号现

●新粒子的古怪行为或将帮助检验超越粒子物理学标准模型局限性的理论:一种新型的转瞬即逝的希格斯玻色子正在引发世界各地的狂欢热潮,但这种粒子也许尚未打破受到人们完全信赖的模型。或许,大多数物理学家正希望如此。     

质量之谜：希格斯机制与希格斯玻色子——2013年诺贝尔物理学奖简介

质量之谜长期以来一直困扰着物理学家们。直到1964 年,恩格勒、布绕特与希格斯才提出了生成质量的机制,此机制中预言的希格斯玻色子一直萍踪难觅。为搜寻该粒子,欧洲核子中心(Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire,CERN)斥资60 亿欧元建设大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)。2012 年7 月LHC 的超环面实验组(A Toroidal LHC Apparatus, ATLAS)与紧凑渺子线圈实验组(Compact Muon Solenoid,CMS)分别宣布找到了希格斯粒子。至此,人类也揭开了上帝粒子的神秘面纱,此机制的提出者也被授予2013 年诺贝尔物理学奖。