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发表于 2006-11-20 21:30
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2001年12月,欧洲核子研究中心的科学家在进行了为7 s+ k7 }! q+ ?( X$ k
期一年的数据分析后,公布了对该中心大型正负电子对撞机关闭/ \+ }4 P: m5 ^. M0 N {9 q
前最后5年为寻找希格斯玻色子而进行的大量实验的结果:没有
. D/ Z7 ]( o# i& \4 ^2 D! l" u1 I发现希格斯玻色子存在的证据。3 z: {0 f* g3 K" I7 B# w
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追求完美无疑是人类的天性之一。就好比我每每重装电脑时3 N0 f) s$ a) e) P/ J4 w
总是要从FDISK做起,尽管大多时候FORMAT完全可以9 V- C, s/ _0 U6 ?1 N4 K' E
解决问题,但总觉得这样颇不完美,累且繁复一点成为追求完美
+ d% {- h1 W/ U的代价在我看来完全值得。当然,这个例子似乎并非“人类追求
& O/ i) a% `7 y6 E7 p! a- F% v完美”的强力明证,但似乎还有点逻辑价值。一千个人所追求的
7 i$ b. `, F( p+ `完美可能远远超过一千种形式,但在数千年研究积累之下,如今
S: v% G1 [5 l大多数的粒子物理学家们对于完美的追求已经变的单一了,那就% X) Z# A2 ]7 x! N1 O; x0 B" e2 ?
是——验证希格斯玻色子的存在。
, n7 g/ u! C* M4 H, t/ g8 l4 c( q1 j. Y6 E1 L
粒子学家们的这一追求是完全可以理解的。因为数千年来,
0 |) V; Y3 D& ~" s; i" `/ l3 d人类在对物质本质的研究领域已经走到了这一步,那就是一旦验" I) E# W: r4 V: f% ^- ]
证了希格斯玻色子的存在,物质构成之谜的神秘面纱就伸手可及!$ O1 r7 u2 Y9 y' m
有了希格斯玻色子,统一理论就完全成立了,将有更多的世间万
# F9 h2 |# ^: M) _! j象因此而被认知,科学的世界也就毫无疑问的更加完美。有人因9 M3 v& g7 P) G
此将希格斯玻色子比做粒子物理学领域的“圣杯”,然而在我看- S I2 ]% {* }$ ]
来,它更像是促成人类追求完美的天使。& j n8 b2 p$ }0 Y9 X
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还是让我们具体的看看,希格斯玻色子究竟是个什么样的东- `# n5 W/ L4 r0 \& K+ O0 f/ p
东。0 b+ Z2 s' J- I# C, C7 d c/ }* u
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人们已经发现,自然界中物体之间千差万别的相互作用,可9 r" ^+ p9 U9 K8 r2 X
以简单的划分为四种力:即引力、电磁力、维持原子核的强作用, p* O! h& R2 X& v/ a1 ^
力和产生放射衰变的弱作用力。在爱因斯坦的广义相对论解决了0 t9 I2 [! V4 v% \/ Q. y* G H. L
重力的问题之后,人们很自然的开始尝试建立一个统一的模型,
: U% f$ u2 x2 V) f, i0 A, @: r以期解释通过后三种力相互作用的所有粒子。准确的说,这一假& v& d' l5 d# c3 @' b
设模型被称为标准模型,它把基本粒子(构成物质的亚原子结构)/ h/ G) a2 B8 R% o# N
分成三大类:夸克、轻子与玻色子。不用去管这个理论多么复杂,' |$ _$ O8 n+ _8 U/ L1 d1 o, I
我们需要知道的只是借助于这一理论使得物理学家们眼中的世界4 N& A# }$ }- g
变得简单起来:夸克借助于强作用力结合起来,由此产生出质子0 n. W6 f) T6 U& e7 t
和中子;这两种粒子再形成原子核。而属于轻子家族的电子则绕
* ~; r3 C- F' F% H8 X3 F着原子核旋转,从而形成完整的原子结构。其他已知的亚原子粒
! _2 T7 J% ]: V' u8 ^. u) V子,要么可归入轻子家族,要么是不同的夸克组成的。
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! x! \& t- O; R2 V/ f 标准模型的出现,使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共( K' ]5 Q: E, W6 M% T
同的“家园”,而且尤其让人陶醉的是,在这个模型中不同粒子
8 T6 B+ z: v3 B* q: d" ~的性质大体上都可以用具有数学对称性的定律来决定,非常之完
0 a/ D6 |- a; H2 }0 Q! m8 X美。然而,这种完美有个致命的缺陷,那就是该模型预测出的粒& L7 D# T1 S+ g& W8 b1 h3 |6 X; z
子没有任何差别并且质量都为零。于是,物理学家们开始了并不
( q, X; }7 R0 Y2 O) h' h& ? i P陌生的修补理论大厦的工作,他们假定了希格斯场的存在。进一
4 A8 p6 R9 F8 n- L' t; L; W7 i步,由于任何已知的场都有与之相关的粒子,因此假设前进一步" S# Q% i, f1 f! l& P" v% K; U, B
的假设就导致了天使的出场——希格斯玻色子的存在。
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/ N# B7 z5 a# y8 ^换个角度,让我们从假设的结论出发追溯回去似乎更容易理
8 |! V3 Y- q% Q解。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源,是电子和夸克等
1 N7 C* Z' i f; f) |/ W形成质量的基础。其它粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游
2 P: x) c8 w1 j9 B$ ^+ t弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。而后所有的粒子在
* g" [% o4 \) I' [: {, \( l1 O除引力外的另三种力的框架中相互作用,统一于标准模型之下,
7 m, |3 M4 ~- R; A( K) @5 ]5 ], n构筑成大千世界。标准模型预言了62种基本粒子的存在,这些
/ O+ ^" _9 J9 \% q, F1 H2 O* S粒子几乎都已被实验所证实,希格斯玻色子是最后一种未被发现: ]' s5 A m/ K* o2 Y& K
的基本粒子。: u- Y# S6 z$ r* |
8 s6 B) l$ d0 K) j6 {* |* a2 R 其实科学家们的完美在进入本世纪的时候几乎就要实现:2
$ \) c, R9 p3 ]8 Y* m000年9月,欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机(LEP)
/ P% {/ C6 S9 ]% P( |, ]研究项目的科学家介绍说,他们在实验中发现了一些表明希格斯
/ b* \2 A$ q8 o& |玻色子存在的迹象。天使似乎终于露出了她的微笑,然而可惜的
- ~: T' l) O( E# A, Q* e是,天使的笑容并非如同蒙娜丽莎般永恒。当人们为欧洲核子研 o5 _9 X# c2 k
究中心的科学家们更确切的证据翘首期待一年之后,等来的却是5 ~8 L: x4 o: |8 l$ H" L9 A* R
相反的结果:科学家们没有发现希格斯玻色子存在的证据。如果
; I$ z% j0 v" q1 X; A说有发现的话,那只是去年“发现希格斯玻色子存在迹象”的实+ F5 g8 n8 m2 h S. K5 Y+ J- D+ j, Z
验数据分析错误。9 g' b C" F7 r. n
~7 H* }1 e( m7 n4 O 由于现有理论估计希格斯玻色子的质量可能为80吉电子伏,6 \$ E% W" k. T' e( k
但欧洲核子中心利用LEP在115吉电子伏的能量水平上依然( u( R# P- |& q k. o
没有找到希格斯玻色子,因此许多科学家对这一结果感到十分失! e8 \/ ? j) f3 B- R
望。在这一结论的基础上,科学家们预计希格斯玻色子存在的可
5 ?0 i6 y9 V0 w% T1 w9 o3 {能性仅剩下30%,如同欧洲核子中心的科学家尼尔·卡德所说:& f. P9 _1 e8 Y
“我们失去了大部分的狩猎场”。不过,美梦依然有成真的概率,8 J/ ]. W! W3 L! t& T) v
毕竟还剩下30%。对于科学而言,哪怕是0.01%的可能都; Y: I4 B! G3 H' [
完全可以铸就一幢新的理论大厦。只是,我们这里的希望是为了# R: V) t/ b) U! {( L' n" d
挽救标准模型这座大厦而已。1 |# ]$ @3 V" ?4 _# L; j
其实,标准模型并非是唯一的理论体系。早在数十年前,就: T7 p! g7 p# f$ M5 ~1 k" E
有人针对标准模型的缺陷提出了新的理论,即超对称理论,甚而
9 p" K4 \; ~8 Z# m: b有之,还有人提出了条件更为宽泛的弦理论。而即使标准模型成
* u* H" }) K: C) K1 v6 t A6 M立,由于其不能将引力纳入其体系之中也不能满足一些科学家对
8 G6 X& v% Y; n2 X/ p/ M5 A完美的追求,他们认为宇宙不可能由两种毫不相干的理论统辖。
0 R' k0 b) Q+ p* }/ j- g所以,希格斯玻色子这一天使即便是降临人世,也应该不会成为
( O1 t* Z/ L5 b# n; u; M人们追求完美世界的终结。" X. }6 e: U! T! J1 h" I
7 _8 I7 z0 G9 a v( x# ~ 或许,不久人们就会真的发现希格斯玻色子的存在;或许,0 A& D$ x5 N4 s% \# p3 v [
不久人们将发现其它现有理论模型更加精确并找到另外的天使;
0 |4 R/ }3 X+ q, k7 z或许,人们终将推翻所有现有假设建立全新的理论模型并最终得
) L& C. B. Z2 V; F: J到验证;或许,人们在得到验证的结果后又发现人类认知的世界
3 B% @& i& J% o被引入全新的领域;或许……无论如何,我们需要的其实并不是
+ I9 H: e0 P4 p. G天使,只是一个合理的存在。 |
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