希格斯玻色子为何被称为“上帝粒子”? 斯玻色子
为什么希格斯玻色子被称为“上帝粒子”?)
先解释一下这个术语 。基本粒子可以分为两类,一类是组成物质的费米子,而玻色子负责传递费米子之间的相互作用 。所以“希格斯”是这个基本粒子的名字,“玻色子”是指它的粒子类型,就像“同学小明”这个词一样 。
在粒子物理中,有一个长期困扰的问题,那就是都是基本粒子,为什么有的基本粒子有质量(如电子)而有的没有质量(如光子)?为了解决这个问题,著名物理学家彼得·希格斯在20世纪60年代提出了“希格斯机制” 。
例如,当一个物体在水中运动时,水会阻碍该物体的运动 。同理,当一个基本粒子在空空间中运动时,也会受到类似的阻碍,这种阻碍的程度反映在宏观世界中,称为“质量” 。
【希格斯玻色子为何被称为“上帝粒子”? 斯玻色子】(上图为彼得·希格斯)
该理论认为,宇宙中到处都存在一种“场”,即“希格斯场”,所有基本粒子都在“希格斯场”的“势力范围”内 。当一个基本粒子在运动中被希格斯场阻挡时,它就被希格斯场赋予了质量,它的质量与基本粒子和希格斯场的相互作用程度有关 。
而光子等基本粒子,因为根本不与希格斯场相互作用,所以没有质量(严格来说是静止质量),这也是光子能达到宇宙中最快速度的原因 。
“希格斯机制”可以完美地解释基本粒子质量的产生机制,所以物理界的科学家认为“希格斯机制”很可能是正确的,但是一个理论再完美,也要经过实验的验证 。那么应该怎么做呢?
根据相关理论推测,在能量极高的环境下,“希格斯场”会被激发成一种玻色子,即“希格斯玻色子” 。如果探测到这种基本粒子,将证明“希格斯场”的存在 。这时候粒子对撞机就可以派上用场了 。
由于“希格斯玻色子”极不稳定,通常在产生的同时衰变,碰撞会产生大量粒子,其中“希格斯玻色子”的数量很少 。因此,这是一项非常艰巨的任务 。科学家需要反复碰撞粒子束,在海量的实验数据中寻找希格斯玻色子存在的线索 。
实验的强度可以用数据来说明 。在CERN进行相关实验时,CERN使用的大型强子对撞机(LHC)每秒钟都会发生数千万次碰撞,而且这个实验是24小时不间断进行的!
幸运的是,经过长时间的实验,科学家们终于找到了传说中的希格斯玻色子的证据 。2013年,CERN向世界宣布了这一消息,彼得·希格斯本人也因此获得了2013年诺贝尔物理学奖 。
众所周知,正是因为有了质量,基本粒子才会结合成原子和分子,世间万物才会产生 。我们生活的宇宙之所以有序运行,根本原因就在于此 。可以说,没有“希格斯场”,就不会有我们现在这个世界的事物!证实了希格斯场真实存在的希格斯玻色子,不愧为“上帝粒子” 。
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