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为什么要寻找"上帝粒子"? 找到又能怎么样?(图)_中国经济网——国家经济门户  

2010-11-17 20:59:05|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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为什么要寻找"上帝粒子"? 找到又能怎么样?(图)

  据国外媒体9日报道,欧洲大型强子对撞机成功完成了创造迷你版“宇宙大爆炸”的实验,产生了一个温度为太阳核心温度100万倍的火球。据称,这将开启粒子物理学研究的新世纪。 欧洲大型强子对撞机实验一直吸引着全世界的目光,其中担负的最重要任务就是寻找人称“上帝粒子”的希格斯粒子。不久前,中国高能物理研究所研究员、大型强子对撞机ATLAS国际合作组中国负责人金山在中国科技馆“科学讲坛”上向读者介绍了有关情况——

  为什么要寻找“上帝粒子”?

迷你“宇宙大爆炸”

为什么要寻找上帝粒子? 找到又能怎么样?(图)_中国经济网——国家经济门户 - 啊呀老林 - 海天科学工作室

世界上体积最大、能量最强的粒子加速器——“大型强子对撞机”(LHC)

为什么要寻找上帝粒子? 找到又能怎么样?(图)_中国经济网——国家经济门户 - 啊呀老林 - 海天科学工作室

质子对撞所产生的粒子径迹

  ■ 让万物获得质量的粒子

  世界上一切物体都是有质量的,我们在中学学习牛顿定律的时候,就把这当成理所当然的事情了。

  可是,为什么物体会有质量?一直到上世纪50年代,好像也没有人认真地想过这回事儿。

  世界上有些人就爱刨根问底儿,他们要寻找物质世界构成、运转的基本结构、基本规律,寻找这世界何以会如此的终极真理。

  20世纪初期的时候,物理学家们好像已经找到了终极真理,他们认为,世界上一切事物都由原子构成,而物质世界的运动都受重力和电磁力的支配。

  但是后来,人们发现,原子并不是构成世界的最基本粒子,原子内部也是有结构的:原子由原子核和电子构成,原子核由质子和中子构成,而质子和中子也不是基本粒子,它们是由各种夸克构成的。深入到这样的结构中后,物理学家发现,支配物质运动的不仅仅有我们日常生活中能够感受到的重力和电磁力,还有我们日常生活中无法感受的“强力”和“弱力”。

  事情到这一步变得很混乱,用诺贝尔奖得主、标准模型建立者之一的斯蒂芬·温伯格的话来说,那是“一个充满挫折与困惑的年代”。物理学家必须致力于寻找一种统一的理论,来描述所有这些基本粒子及各种力出现的机制。

  物理学家们真是聪明,聪明得匪夷所思。到上世纪60年代,物理学家们真的构造出了一个标准模型,那上面使用的语言是我们普通人想破了脑袋也理解不了的,但我们只要知道结论就可以了——标准模型描述了强力、弱力及电磁力这三种基本力(还差重力没有包含进来)以及所有基本粒子的构成机制。

  要了解一点这个标准模型的神奇性,通过这一点就可见一斑了。标准模型中引入了英国物理学家希格斯提出的一种机制,通俗地理解是这样:空间中充满着希格斯粒子,当加速基本粒子时,容易碰撞希格斯粒子者就较难加速(质量较大),碰撞几率较低者即容易加速(质量较小)。由此可以说,物质本身无所谓质量,质量是物质与希格斯粒子的相互作用。

  可是就是这样一个叫人匪夷所思的模型,它的更神奇之处在于,基于这个理论的很多预言居然被一个又一个激动人心的实验证实了。当1995年3月2日,美国费米实验室向全世界宣布他们发现了顶夸克时,被标准模型预言的61个基本粒子中的60个都已经得到了实验数据的支持与验证!

  但是还剩一个幽灵没找到,那就是让所有物质获得质量的,在标准模型中占有基础性地位的,被一些人称为“上帝粒子”的那个——希格斯粒子。

(责任编辑:单晓冰)

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