小粒子,大神通

本刊編輯部

自從文明的曙光降臨大地，人類便孜孜不倦地探求宇宙內在的規律。面對千變萬化的自然現象，人類自古以來就企圖用少數幾種“元素”來歸納它們。到了19世紀末期，科學家們認為所有物質都是由不可分割的原子組成的。此后，在一段較長的歷史時期里，科學家們都認為原子是不可再細分的基本單元。直至人們發現了“放射性”現象。

人類認識物質本原的腳步并未停歇，時間來到了20世紀30年代初期。這時的物理學家找到了構成原子的基本粒子。它們是那樣的簡單，一共是4種粒子，即質子、中子、電子以及假設中的中微子。當然還有光子，光子是電磁波的基本粒子。可是，物理學家并不滿足，他們著手進一步研究質子和中子的內部結構。

1964年，英國物理學家彼得·希格斯在進行微觀粒子研究的時候發現了一種神奇的粒子。希格斯通過研究發現，這種粒子竟然比原子還小，而且它和其他基本粒子不同的是，幾乎沒有自轉速度，而且也不帶電。但這不意味著它十分穩定，相反它十分不穩定，一旦形成就會發生衰變。后來，科學家們發現這種粒子是人類迄今所發現的粒子中最微小的一種，被稱為“上帝粒子”。

“標準模型”是現代物理學家的“杰作”。有人將它稱之為粒子物理學的“三角大樓”，它是支配建造宇宙萬物的“司令部”。令人著急的是，支配建造宇宙萬物的粒子物理學的“三角大樓司令部”的“首長”——希格斯玻色子（即上帝粒子）卻遲遲沒有出現。如果找不到這種粒子，“標準模型”的“三角大樓”終將崩塌。

大型強子對撞機的實驗，無疑是人類在探索微觀世界歷程中的壯舉。大型強子對撞機的作用，是讓高能質子兩兩對撞，捕獲所產生的“碎片”，科學家需要從這些“碎片”中尋找“上帝粒子”。2020年6月19日，歐洲核子研究組織（CERN）理事會公布“2020 歐洲粒子物理戰略”，確定了首先建設一臺正負電子希格斯（Higgs）工廠、再建一臺高能質子對撞機的路線圖。這一戰略意義深遠，不僅將為歐洲粒子物理的發展起到指導作用，而且在全球粒子物理學領域也將對我國、日本和歐洲“希格斯工廠”建設的競爭局面產生影響。

“希格斯工廠”已成為國際高能物理領域的共同目標，是國際科學領域所要攀登的珠穆朗瑪峰。雖然“上帝粒子”有待進一步的驗證，但是它不是探索的終點。