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○这是高能光子对撞后形成粒子的运动轨迹模拟图,由欧洲核子研究中心于2011年12月13日发布。 新华社/法新
○英国科学家彼得·希格斯2008年4月7日访问欧洲核子研究中心时的资料照片。 新华社/法新
○粒子对撞后形成新粒子的运动轨迹图片
○质子对撞后形成粒子的运动轨迹模拟图
美国能源部下属的费米国家加速器实验室2日宣布,该实验室万亿电子伏特加速器的数据“强烈表明”被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在,不过,还需要根据欧洲大型强子对撞机的实验结果来建立发现希格斯玻色子存在的更坚实证据。
是否存在今年将有定论
费米实验室表示,科学家在万亿电子伏特加速器500万亿次正负质子碰撞产生的残骸中发现了希格斯玻色子存在的征兆,并将其质量范围压缩至118至132Gev/c2之间,不过,这些征兆还没有进入能够证明这一粒子存在的科学门槛,因为它们也可能来自其他亚原子粒子。
费米实验室科学家罗布·罗泽尔说:“这是此时此刻我们能给出的(关于希格斯玻色子)的最佳答案。”欧洲核子研究中心(CERN)4日将发布搜寻希格斯玻色子的最新实验结果,部分科学家认为,希格斯玻色子是否存在今年将有定论。
据外界推测,CERN大型强子对撞机项目的科学家将在记者招待会上宣布,他们发现上帝粒子存在的可能性高达99.99%,换句话说,确定性水平为“4西格马”。
CERN的管理层希望两组搜寻上帝粒子的科学家实验结果的确定性水平能够达到5西格马,即发现上帝粒子的可能性达到99.99995%。
有专家称,如果真能找到希格斯玻色子存在的直接证据,有关发现将获得诺贝尔奖。
“上帝粒子”被称为质量之源
被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子是物理学基本粒子“标准模型”理论中最后一种未被发现的基本粒子,科学界一直致力于证明它的存在。它自旋为零,其他粒子在它的作用下产生质量,为宇宙形成奠定基础。
希格斯玻色子被誉为了解宇宙的关键所在。物理学家表示,这种粒子赋予构成原子的粒子质量。如果没有质量,这些粒子将以光速在宇宙内穿行,无法结合在一起,形成原子。
希格斯认为,在137亿年前的大爆炸中,希格斯玻色子使恒星和行星都得以诞生,最终孕育生命。因此,希格斯玻色子被认为是物质的质量之源,有“上帝粒子”之称。
48年前,科学家首次预测存在上帝粒子。这种亚原子粒子以爱丁堡大学名誉物理学教授彼得·希格斯的名字命名。据悉,希格斯也将出席在瑞士举行的记者招待会。
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“上帝粒子”希格斯玻色子
经过长期研究和探索,科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论,它把基本粒子分成3大类:夸克、轻子与玻色子。“标准模型”预言了62种基本粒子的存在,希格斯玻色子是最后一种未被证明存在的基本粒子,由于它难以寻觅又极为重要,因此也被称为“上帝粒子”。
英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在,并进而预言了希格斯玻色子的存在。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源,是电子和夸克等形成质量的基础。其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。尔后所有的粒子在除引力外的另3种力的框架中相互作用,统一于“标准模型”之下,构筑成大千世界。
由于希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子,对完善粒子物理学理论“大厦”有重要意义。一旦它被证伪,“标准模型”理论“大厦将倾”。科学界相信它的存在并认为发现它只是时间问题。
长期以来,物理学家借助高能加速器和大型强子对撞机试图揭开它的“面纱”。2011年12月,欧洲核子研究中心宣布,从强子对撞机的数据中发现了希格斯玻色子存在的迹象。此次美国费米国家加速器实验室也宣称接近证实“上帝粒子”的存在,寻找“上帝粒子”的进程似乎渐入高潮。
一万亿次撞击形成“上帝粒子”
CERN大型强子对撞机位于法国与瑞士边境附近一条约29公里长的地下环形隧道内。
在对撞机内,亚原子粒子质子束以接近光速的速度相撞,形成大爆炸后的瞬间环境。
如果物理学家的理论是正确的,每一万亿次撞击可形成一些上帝粒子,而后快速衰变。这种衰变会留下“足迹”,在图表中表现为波峰。
迄今为止,尽管大型强子对撞机内已发生1600万亿次撞击,所发现的潜在“上帝粒子”还不足300个。