近代发现史上人类智慧最伟大的成就之一 希格斯玻色子的发现及其科学意义

●自从首次预测希格斯粒子存在的50年以来,科学家终于宣布,世界上最期望已久的粒子终于在大型强子对撞机上被检测到。在瑞士日内瓦附近欧洲核子研究中心(CERN)的礼堂内,充满了经久不息的热烈掌声、口哨声和欢呼     

2013年诺贝尔奖解读

物理学奖：预测和发现希格斯粒子 他是否会获奖？在瑞典皇家科学院准备宣布今年诺贝尔物理学奖得主之前,任何对此事稍有兴趣的人心中都在揣测.结果是,他真的获得了这一奖项.在预测以他的名字命名的希格斯粒子存在的半个世纪之后,爱丁堡大学的彼得·希格斯（PeterHiggs）终于获得了这项科学界的最高荣誉.另一个更大的谜是谁会与他一起分享这一殊荣？在两次推迟宣布后（对于一向守时的瑞典人来说,这一情况是非常罕见的）,这位共享者的身份终于揭晓,他就是布鲁塞尔自由大学的弗朗索瓦·恩格勒（Francois Englert）.     

物理学家在希格斯粒子上的争论

<正>在互联网上,科学家们正在为赢得预测希格斯这个难以捉摸的粒子的诺贝尔奖而掀起了一场论战——颁奖困境尽管令人难以捉摸的希格斯粒子直到现在还未被发现,但是已经引发了一场论战。不久前在法国举行的一次研讨会上,在对于哪些理论物理学家应该受到褒奖的问题上     

希格斯粒子可以"飞"

现存的一些理论也许并不完善，粒子物理学就是这样——科学家提出的用于描述自然界形成的标准模型存在着缺陷，其中的一个原因是对质量产生的解释缺乏有力的证据。现在粒子物理界关注的一个焦点就是，弄清楚到底是何种物质扮演了如此重要的角色。     

CERN发现的新粒子会让标准模型划上圆满句号吗

正标准模型被认为是目前认识物质世界的最完善的理论。了解标准模型的发展以及所取得的成就有助于深刻认识希格斯粒子发现的重大意义。而标准模型是在亚原子物理的发展中产生、发展和完善的。     

跃跃乎,“上帝粒子”?

且惊且喜:LHC首战告捷众所周知,当今国际物理学界的头等新闻乃是,欧洲核子研究中心(CERN)宣布:大型强子对撞机(LHC)的探测器发现了疑似的希格斯(玻色)粒子,其质量为125.3(±0.6)GeV,接近预测质量范围的下限值。LHC继另外两台大型高能粒子加速器LEP和     

物理学界的头等大事

为了揭示物质的本源,由欧洲核子中心(CERN)2000名科学家和工程师组成的CMS与AT-LAS探测器小组展开了角逐,争相探寻希格斯粒子的踪迹,目标直指诺贝尔奖——离瑞士日内瓦湖西端不远的罗讷河平原的地底下,工作人员正在为超级粒子对撞机——大型强子对撞机(LHC)作最后的组装工作。LHC是欧洲核子中心(CERN)负责修建和运作,由60多个国家的科学家齐心合力,费时20多年,斥资80亿美元打造出来的,将有望成为开启宇宙秘密之门的钥匙。     

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。     

揭秘上帝粒子:非同寻常的诺贝尔物理学奖

正欧洲大型强子对撞机上发现的新希格斯粒子有可能成为标准模型预期的上帝粒子。这一革命性发现开创了探索宇宙中所有基本粒子质量起源的新时代,成为21世纪基本粒子物理学的关键转折点。新的里程碑2012年六七月之交的周末,笔者在欧洲核子研究中心(CERN)所在地拍摄了一张照片,上面除了飘扬着的各成员国彩旗之外,还能看到厚重的乌云与阳光交错的天空,以及衔接云层的山峦。这很能够描述当时CERN的物理学家们在即将揭开一个惊天秘密之前的紧张与兴奋心情。几天之后的7月4日,CERN新闻发     

探究物质最基本的结构——从中微子和正负电子对撞谈起

首先对粒子物理的基本目标、实验方法、研究现状以及粒子标准模型进行了简要介绍。解释了为何寻求超出标准模型的物理信号是现阶段物理学研究的核心任务。接着着重介绍了首个在粒子物理实验中被证实的超出标准模型的实验信号、中微子振荡及其实验测量,以及通向新物理原理的探针——希格斯(Higgs)玻色子。最后,介绍了高能物理实验设施,特别是现有的北京正负电子对撞机项目和未来的环形正负电子对撞机项目。对于后者,除了明晰其突出的物理学意义和物理学性能,还阐述了其对科学技术的促进作用。     

CERN一游

人们可能认为，如果到欧洲粒子物理实验室(CERN)去参观．那么谈论的话题多半会集中在夸克、玻色子以及其它种种构成宇宙的无穷小粒子上。不过，CERN最近谈论的话题却集中在一些大得多的东西上：重型工业起重机，反铲及隧道掘进机等正日夜轰鸣着搬走将近一百万吨泥土，以推进物理学新领域的发展.     

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。     

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     

“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!     

固体粒子表面结构设计

固体粒子最重要的参数是粒子尺寸和化学组成.但是粒子结构(如结晶态),尤其是表面结构,在许多情况下是更为重要的.改变粒子表面结构和组成,能极大地提高粒子的性能,有时甚至可改变原有性能或产生新的特性.由于单个固体粒子尺寸通常在微米至纳米量级,其表面结构尺寸更为细小,通常只有几个晶胞大小,对其进行“设计”和“加工”是件十分精细的工作;不但需要原子水平上检测仪器,还需要分子级工艺技术.本工作旨在提供一些这方面成功的实例.1 金属粒子表面晶格选择和设计金属粒子可作催化剂,亦可用于制备磁性材料.当然早已广泛地用于粉末冶金.对金属粒子表面结构的设计常根据材料性能需要或加工需要进行.对于金属粒子表面进行氧化处理,使其形成极薄的氧化层或用其它材料(金属、氧化物等)对金属粒子表面进行包覆是改变表面晶格结构常用的方法.例如,铝粒子表面施加很薄的镍层,一般称为镍包铝,用于化学工业已有多年.最近,王文鼎、陈海汕和都有为等在铁粒子上采用化学共沉淀法包覆CoFe_2O_4层,其矫顽力显著增加,其目的是使其成为高饱和磁化强度和高矫顽力的新型磁记录介质.镍粒子广泛用于合成氨、制氢以及稀烃聚合等工业过程.如果使其表面包覆CeO_2层又可用于异构化、氢解和汽车尾气处理.崔作林等提出电孤等离     

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     

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。     

Higgs粒子质量和Weinberg角的理论限制

虽然电的弱和强相互作用的标准模型已成为现代物理学的奠基石,然而还有许多重要问题尚未解决.Higgs粒子质量m_H的确定正是其中最重要的问题之一.人们知道,在树图水平上,标准模型对Higgs粒子质量没有任何限制,因此极大地增加了实验上探寻这个粒子的困难.Weinberg等利用单圈有效势的真空稳定性分析指出,m_H(?)7—10GeV.由于λφ~4场的平凡性分析及有限动量切断∧的引入,使标准模型Higgs粒子的质量允许范围大大缩     

一种改进的适用于多相流SPH模拟的粒子位移修正算法

由于光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics, SPH)方法具有天然的拉格朗日特性,粒子常常沿着流线运动,易产生不均匀的粒子分布,导致计算精度和稳定性下降.作为一种粒子分布均匀化技术,粒子位移修正(shifting)算法凭借其原理简单、效果显著等优点在SPH水动力学模拟中得到广泛应用.但同时,应用于多相流动中的shifting算法的计算过程较为复杂.针对这一问题,本文提出了一种改进的适用于多相流模拟的粒子shifting算法.与文献中已有的多相流shifting算法相比,它在处理多相交界面时能够维持更加均匀的粒子分布,同时可以保持清晰的异相界面,且实施相对简单高效.数值算例表明,该shifting算法在多相流模拟中具有更高的精度和更好的能量守恒特性.