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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
6 ~" g3 ^/ F6 W8 S. Y3 s* p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5 ?: ~" Y& M% t* j9 Z/ L* ]
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* x+ C( P+ Z% {6 c5 U N. V2 p
发现希格斯玻色子存在的证据。: W& a. b+ Z. G( |
/ p! X& V' m8 f$ s" G0 t/ U4 M
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
) u+ A4 R6 A: N, n A( ^# {% `6 i6 S总是要从FDISK做起,尽管大多时候FORMAT完全可以9 T: }" D9 G9 J' O" h
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
. z+ N, G3 e& m5 } K9 @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
* {5 R J: M& z% r7 j e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
3 a! R3 W) G# e# r# x3 \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
1 S1 d6 v& M- J# L+ S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5 K% q% J+ ]$ ~+ K. Y+ r6 s
是——验证希格斯玻色子的存在。' S0 E+ o$ o( i
# {+ R5 x# `" o1 y1 h3 z7 w7 [ 粒子学家们的这一追求是完全可以理解的。因为数千年来,$ e7 ^0 n; x1 I& U) ?
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1 l2 q* K0 K" g
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!
# w- ~9 l7 z/ x有了希格斯玻色子,统一理论就完全成立了,将有更多的世间万9 z- C2 S- F7 S+ [( L9 K8 I& s
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
% p1 R+ X3 X! R2 R8 o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4 x& }& V! | A0 V$ M! [
来,它更像是促成人类追求完美的天使。' F6 z6 ]3 [) R) Y
. a3 o! l8 s2 e
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6 s7 O( V% i0 I A
东。
1 \3 C: V, p7 n# C
+ g1 ^1 L& m" T1 h# u' P( e/ C 人们已经发现,自然界中物体之间千差万别的相互作用,可
( W' P4 |" j% Y) e$ [, u" R/ d) W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
: d6 t' o. y+ L* d: B; i4 k8 E9 @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
- ?, P, ^0 T+ F" V+ X+ b0 T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,
6 f- j4 k' {# Q6 g6 Y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1 i, L- S, O5 [
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)+ Y, O2 [/ T' U
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,
+ o/ L# I3 R/ P; A+ t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* q' i" H' } V; V0 H
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
) T+ C! U: Q. o# v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, Q2 @/ m2 n2 \: D$ m
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
! L5 m9 B# ^* `子,要么可归入轻子家族,要么是不同的夸克组成的。. |% m- E6 ]3 M* F5 Q, T
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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
/ m) y* L' t( J) E: i/ w5 x6 e- ?- y; q同的“家园”,而且尤其让人陶醉的是,在这个模型中不同粒子
! A' l- J4 n% K4 E; y ]3 M$ n$ R5 R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
- F$ ?# ^" p9 o) _1 I' z* a5 i' z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, {; [$ k9 ]! S0 t. G8 h1 L8 @
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
9 |, a: ]* }: b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! S! D0 o& R! B% F, V' \) b9 h j
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( Y$ d. o, c0 f7 c$ C3 X
的假设就导致了天使的出场——希格斯玻色子的存在。
; }3 j, o0 q3 _, t* `! H' X/ R, X. j. y+ P. s, g$ Q
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
! `; g4 A5 X& y/ Z% i. s$ L* Y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! z: b) R! H& f& }, |& f) z* v
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4 K9 E6 g! I2 c( S' W
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4 |# L* A4 ?( c1 l+ n
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,
& N2 R i @1 Z5 U7 Z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! @2 K* r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0 H$ G* S' @7 J: p. d
的基本粒子。 z) r6 O/ J c& a% w* l
0 m! G" Q# d1 B( | 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 D3 R! U5 Z @ W
000年9月,欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机(LEP)
1 [% R0 n$ m+ f% C0 k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
% k3 }! y7 Q4 L8 J3 R; A* L$ R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
7 y' c0 Z8 V4 f7 N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$ [5 ^/ c0 g- L" n9 C% v" L
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
0 }& X/ C% Y0 d7 X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/ {: Y7 S x, G5 E. r, z1 o0 ^" K
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1 m' M! x: t4 @. x
验数据分析错误。
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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,& t' v8 I2 |7 l
但欧洲核子中心利用LEP在115吉电子伏的能量水平上依然
$ C/ Y3 I1 @5 ~" i3 r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
9 h: g- F2 o: A/ Q1 w9 O6 S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2 P* \2 E3 q$ U& C; o8 U
能性仅剩下30%,如同欧洲核子中心的科学家尼尔·卡德所说:
# {' n/ ^: V6 s+ J$ w“我们失去了大部分的狩猎场”。不过,美梦依然有成真的概率,* o/ z# I5 A5 p0 M9 O
毕竟还剩下30%。对于科学而言,哪怕是0.01%的可能都
0 b9 M7 `7 V# c$ a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. i3 Z6 i' K5 P+ i* \9 @; R
挽救标准模型这座大厦而已。+ T" a8 x, {* P/ g8 @* j
其实,标准模型并非是唯一的理论体系。早在数十年前,就
* Z/ t& I: R/ A3 O% v8 r# R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+ Q) I) C4 F& }2 G+ L
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8 ]9 u$ E3 P$ t9 } c/ r& r
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+ Z5 T( [% b+ U( Q2 ], K2 F
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。
5 W! x7 n8 D- Z0 P( }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& B( @! \ m5 c5 P$ ^* P( j# W
人们追求完美世界的终结。
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或许,不久人们就会真的发现希格斯玻色子的存在;或许,8 u" @* A% w0 L6 E8 M! S5 i3 f
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;. Z! ?) \) l8 z% s0 c
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' B2 k' Y; |" p. A- H7 }- s
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 J6 w0 W/ }
被引入全新的领域;或许……无论如何,我们需要的其实并不是- p. o- R% h- f
天使,只是一个合理的存在。 |
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