中國科學(xué)家參與“上帝粒子” 發(fā)現(xiàn)項目

“上帝粒子”是萬物質(zhì)量之源，一直隱形的它終于出現(xiàn)，讓人類距離了解宇宙誕生之謎更近了一步。

近日，歐洲核子研究中心與美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室?guī)缀踉谕瑫r發(fā)布消息，最新數(shù)據(jù)“強烈表明”被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子可能已經(jīng)現(xiàn)身。別以為它離中國人很遙遠(yuǎn)，觀測到疑似“上帝粒子”的歐洲核子研究中心ATLAS和CMS兩個實驗項目組都有中國科學(xué)家的身影，中科院高能物理研究所研究員陳國明便是其中之一。

300多年前，一顆從樹上墜落的蘋果讓牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，這也解釋了為什么人可以在地球上保持各種固定的姿勢而不會隨意飄浮。而萬有引力存在的前提便是物質(zhì)是有質(zhì)量的。可你是否想過，大至行星小至人類，質(zhì)量又是如何產(chǎn)生的呢？

粒子物理理論有這樣一種假設(shè)，在宇宙大爆炸時期，產(chǎn)生了62種基本粒子，于人類而言，它們看不見摸不著，但如果你有幸進(jìn)入微觀世界，它們就好比一粒粒沙粒，當(dāng)它們凝聚到一起時，就有了現(xiàn)在茫茫宇宙中的星系，有了地球，也有了人類，也就是說，它們是構(gòu)成宇宙萬物最小的單位。

“可是，如果這些“沙粒”沒有質(zhì)量，那么它們根本不可能走到一起，永遠(yuǎn)只是宇宙世界中游弋的一粒塵埃，無法組成星系，自然也不會有我們的存在。”陳國明說。

遺憾的是，在科學(xué)家已經(jīng)找到的61種基本粒子中，還沒有一種可以解釋它們自身質(zhì)量的來源。于是，英國科學(xué)家彼得·希格斯提出了一個想法，剩下的那一個基本粒子才是解釋質(zhì)量來源之謎的關(guān)鍵。

他大膽假設(shè)，這種基本粒子出現(xiàn)于137億年前宇宙大爆炸的開始階段，由于它的存在，宇宙中形成了一個“魔術(shù)場”，只要是進(jìn)入了這個“魔術(shù)”場的其他粒子，經(jīng)過“浸潤”、“歷練”，出來后就會被神奇地賦予質(zhì)量，這種擁有“魔力”的基本粒子就叫希格斯粒子。

30年間，科學(xué)家一直在試圖找到它，如果它真的存在，那么質(zhì)量來源之謎就將徹底被解開。可是，希格斯粒子卻是個“潛逃”高手，它擅長“喬裝打扮”，讓科學(xué)家無從發(fā)現(xiàn)它。

陳國明解釋，希格斯粒子一旦產(chǎn)生就轉(zhuǎn)瞬即逝，在10億分之一秒之后，它就會衰變成其他粒子，所以，現(xiàn)在的宇宙中早已不見它的蹤影了。

“最好的辦法，就是還原當(dāng)年宇宙大爆炸的一瞬間。”陳國明說。

于是，從2010年開始，橫跨法國和瑞士邊境的大地之下長達(dá)27公里的圓形隧道里，大型強子對撞機以每秒4000萬次的撞擊模擬著一次又一次的“宇宙小爆炸”。

據(jù)了解，爆炸的瞬間，計算機會將捕獲的所有數(shù)據(jù)傳到位于日內(nèi)瓦的歐洲核子研究中心，然后分別送達(dá)到分布在世界各地的幾十萬臺計算機上，參與該項目的各國科學(xué)家都在試圖捕獲希格斯粒子。

“強子對撞機撞出的絕大部分都是其他粒子，只有10的12次方分之一的可能性才會出現(xiàn)希格斯粒子。”按陳國明的話說，大多數(shù)時間，科學(xué)家們都是在失望中度過的。

更“鬧心”的是，希格斯粒子會飛快地衰變成光子，而對撞機也可能直接撞出光子，甚至是像極了光子的其他粒子，而陳國明的工作就是負(fù)責(zé)排除這些“搗亂”的粒子。

他坦言，此次科學(xué)家觀測到的類希格斯粒子已經(jīng)可以排除是其他的61種粒子，也就是說“對撞機一定是新發(fā)現(xiàn)了什么”。

但是，如果要證實它就是希格斯粒子，還需要更多“樣本”來分析它的性質(zhì)與理論預(yù)設(shè)的希格斯粒子是否一致，“目前捕捉到的類希格斯粒子數(shù)量還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。”

4年前，理論物理學(xué)家霍金押下100美元的賭注，打賭人類永遠(yuǎn)也不可能發(fā)現(xiàn)希格斯粒子。類希格斯粒子的現(xiàn)身，似乎讓希格斯的猜想暫時領(lǐng)先了一步，可如果人類最終沒能找到它，粒子物理理論也許就要“重新出發(fā)”了。

TIPS

希格斯與希格斯玻色子

今年已經(jīng)83歲的英國科學(xué)家希格斯是位靦腆和謙恭的學(xué)者，1964年他提出希格斯玻色子理論后，就遭到磨難和挫折。希格斯第一篇有關(guān)玻色子的論文，原本打算在權(quán)威雜志《物理快報》上發(fā)表，但投稿遭拒，之后他低調(diào)地在蘇格蘭首府愛丁堡生活了數(shù)十年。

大型強子對撞機

2008年9月，經(jīng)過十幾年的建造，歐洲核子研究中心大型強子對撞機正式啟動。通過質(zhì)子束流對撞，大型強子對撞機可望創(chuàng)造出與宇宙大爆炸之后萬億分之一秒時的狀態(tài)類似的條件，為科學(xué)家研究宇宙起源和尋找新粒子提供強有力的支持。自啟動以來，這個“世界上最大的機器”多次創(chuàng)下質(zhì)子束流能量新紀(jì)錄，為發(fā)現(xiàn)“上帝粒子”的存在證據(jù)提供了可能。