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“上帝粒子”的悬念“存在还是不存在”困扰了科学家近半个世纪，今年可能会揭晓答案。 不管“上帝粒子”是否存在，困扰科学家近半个世纪的“上帝粒子”悬念可能在今年内揭晓答案。 “到今年年底，根据我们掌握的数据，我们将能够判断希格斯玻色子是否存在，或者‘标准模型’是否正确。”瑞士物理学家彼得·詹尼博士曾担任欧洲核子研究中心阿特拉斯国际实验合作小组的发言人，最近应瑞士联邦政府中国科技文化中心的邀请来华讲学。他对《新民周刊》记者说:“不管你得到什么样的结果，这都将是一个重要的发现。如果当前的信号确实来自希格斯玻色子，接下来它将变得越来越明显。一旦被发现，现在使用的物理教科书将被改写，这对人类了解自己的环境具有重要意义。” 珍妮提到的希格斯玻色子通常被称为“上帝粒子”，也被称为粒子物理学经典理论大厦的“最后一块基石”。只要证明了这种粒子的存在，就可以解释物质是如何拥有质量的，BIGBANG的起源理论也是合理的。 沉浸在粒子撞击测试和大量数据分析中的科学家们相信，他们离证明希格斯玻色子的存在只有一步之遥。 “在运行中”上帝粒子 在基于宇宙大爆炸的标准模型中，137亿年前，在宇宙诞生之初，产生了各种基本粒子，一种是费米子(包括夸克和轻子)，另一种是玻色子(如光子、介子等)。)。然而，起初所有的粒子都没有质量。它们如何聚集成各种其他物质，从而形成我们现在生活的世界？ 20世纪60年代，英国科学家彼得·希格斯提出了“希格斯场假说”:希格斯场由希格斯玻色子组成。虽然它出现后迅速衰变，但在“昙花一现”期间，穿过希格斯场的其他粒子经历了一个关键的变化——拥有质量！正是希格斯玻色子使得恒星、行星和生物的形成成为可能。换句话说，没有它，整个世界将处于原始的混沌状态，宇宙将只是一个虚无缥缈的东西。这就是为什么希格斯玻色子被称为“上帝粒子”。物理学家也相信宇宙中的暗物质可能是由希格斯玻色子组成的。 标准模型预测62种基本粒子。几十年来，其他基本粒子已经在实验中得到证实，只有希格斯玻色子仍然逍遥法外。珍妮说，2000年之前，欧洲大型正负电子对撞机(lep)是在欧洲粒子物理研究所(CERN)寻找希格斯玻色子的“主力军”，但在那年11月，经过11年的正常运行和3个月的延迟运行，lep宣布了它的终结。欧洲核子研究中心不是唯一的“寻宝者”。在美国伊利诺斯州的费米实验室，有一台名为tevatron的太电子伏特粒子加速器，它于1987年开始运行，去年9月被关闭。目前，科学家们正在努力消化碰撞试验产生的大量信息，抢救希格斯“小针”。 数据积累是费米实验室的优势。与此同时，欧洲同行正在提高设备的能量水平，使质子有足够的能量去碰撞和缩小希格斯玻色子的搜索范围。 2008年9月10日，欧洲粒子物理研究所启动了大型强子对撞机(lhc)，这是世界上最高水平的粒子加速器。它设计的碰撞能量可以达到14万亿电子伏特(tev)。这个大家伙位于日内瓦附近的瑞士和法国边境，它的主要部分被放置在一个周长27公里的圆形隧道里。两个质子从它的身体反向发射，在被逐层加速后，高能碰撞发生在加速器的四个交叉点上，从而模拟了BIGBANG之后不到一秒钟内发生的事情。 在交叉路口有6个探测器来记录和测量粒子碰撞的结果。其中，四个探测器是ATLAS——寻找新的物理定律和希格斯粒子和粒子质量的起源；在搜寻希格斯粒子的同时，探索暗物质的迹象；爱丽丝——研究夸克胶子等离子体；研究为什么宇宙中物质和反物质之间存在不对称。 接近真相[h/]虽然大型强子对撞机已经停了几次，到目前为止，它的运行能量水平在不断提高。今年4月5日，欧洲粒子物理研究所(CERN)宣布，3月份重启的大型强子对撞机创造了一项新的世界纪录:两个各有4万亿电子伏特的质子束在地下100-150米的隧道中高能碰撞，产生的质子束总能量从7万亿电子伏特增加到8万亿电子伏特。这意味着可能产生的希格斯玻色子的数量将会大大增加。 然而，背景噪声干扰和希格斯玻色子信号之间混淆的可能性大大增加。因此，大型强子对撞机需要更多的时间来收集足够的数据。“寻找希格斯玻色子只是主要任务之一，其他目的包括寻找超对称粒子和夸克二级结构。”我们刚刚进入大型强子对撞机运行的第三年，这个项目将持续20年！”Jenny说lhc将在今年11月停止运行，然后停止这项技术20个月，并在2014年下半年重启，以加速质子束达到最高设计能量。 事实上，在过去的几年里，已经有一些关于媒体中存在“上帝粒子”的报道。虽然他们很弱，但他们倾向于一步一步地接近。今年3月，费米实验室的物理学家说，根据过去几年积累的数据，他们发现了希格斯玻色子的可能信号:它的质量大约在125千兆电子伏的范围内——这个位置正是希格斯玻色子在理论计算中应该具有的能量范围。 重要的是，费米实验室和欧洲粒子物理研究所的数据在过去总是不一致的，但这次，他们的结果大致类似于欧洲科学家去年12月发现峰值的区域。科学家们乐观地认为胜利的曙光就在眼前。 如果“上帝粒子”不存在怎么办？珍妮说，大型强子对撞机的实验不能被认为是失败的，如果上帝粒子的存在被证实或排除，任何结果都将是令人兴奋的。“如果‘上帝粒子’不存在，标准模型将被打破，宇宙将被重新解释。如果‘上帝粒子’被捕获，标准模型假设中未解决的部分就可以揭开了。” 欧洲核子研究中心成立于1954年，最初由12个欧洲国家发起，现在有20个成员国和众多合作伙伴。研究项目由成员国和基金会资助。“这是一个全球性的项目，非常昂贵，但你必须看到这笔钱支持了来自世界各地的10，000多名物理研究人员的工作。”根据珍妮提供的欧洲核子研究中心的统计，有95人来自中国大陆，67人来自台湾。与阿特拉斯实验项目合作的中国合作伙伴包括中国科学院高能物理研究所、南京大学、山东大学和中国科技大学。 2009年，根据美国小说家丹·布朗的小说改编的电影《天使与魔鬼》引起了公众对大型强子对撞机和反物质的好奇。在电影中，隐藏在欧洲粒子物理研究所机密实验室的反物质被盗。如果不能及时发现，反物质装置将会爆炸，整个梵蒂冈将面临消失的危险... 在现实生活中，有些人曾经怀疑大型强子对撞机是否会产生一个黑洞并导致地球毁灭。尽管欧洲核子研究中心在2010年首次捕捉到了反物质，但该实验室的工作并不那么“好莱坞”。科学家们所做的是模拟一个微观世界，一窥宇宙的奥秘，它的能量远不能与BIGBANG中的真实场景相比。 无论如何，2012年对于粒子物理学家来说将是激动人心的一年。
