追寻将近半个世纪后,欧洲核研究组织4日说,找到一种新亚原子粒子,这种粒子与据信构成质量的“上帝粒子”、即希格斯玻色子的特征“一致”。由此,有史以来最伟大的科学谜题之一——万物质量来源之谜或可解开,粒子物理学中缺失的重要一环或可填补。
新发现震撼人心
欧洲核研究组织4日发布声明,用一句话震撼粒子物理学界:“新发现的粒子与长期寻找的希格斯玻色子一致。”
之所以用“相一致”这样的表述,是因为科学严谨性要求科学家更加精确地证明他们所发现粒子的特征和特性。在把误差缩小至既定范围后,“相一致”才能换成“就是”。
欧洲核研究组织位于日内瓦的总部内,按记者4日的描述,有人击掌相庆,有人称历史时刻到来,有些白发的老者喜极而泣。
成果具突破性
数十年来,欧洲核研究中心使用一座庞大的地下实验室进行质子对撞实验。质子以光速对撞会生成亚原子,科学家就在繁多的亚原子残骸中寻找希格斯玻色子的信号。由于质子质量不同,所形成的亚原子信号不同,数以万亿计,因此,寻找希格斯玻色子的任务艰巨而具有“运气成分”。
数万名物理学家和数以十亿美元计的资金投入研究,用以寻找“上帝粒子”,逐步缩小搜寻范围,直至4日出现突破性成果。
欧洲核研究组织在4日声明中说,两座各自独立的实验室都发现了这种亚原子粒子,质量范围在125至126吉电子伏特之间。两家实验室都宣布,数据结果的统计确定性为5西格玛,或5标准差,换算成统计误差率,约为0.00006%。在粒子物理学界,若要证实某一发现,数据统计确定性需要达到5标准差;若要作为证据,统计确定性必须达到3标准差。
结果仍待证实
“虽然是初步结果,但5标准差和125吉电子伏特的结果让我们确信,这是一个新粒子,”实验室发言人乔·因坎代拉说,“我们确认,它是我们迄今为止发现的最重的玻色子。这一发现意义重大……我们必须极其努力地继续研究与反复核校。”
消息一出,不少科学家表示喜悦和观望。物理学家伊夫斯·西罗伊斯说:“那个粒子可能就是希格斯玻色子,它也许能解释宇宙如何在大爆炸后的那万亿分之一秒内形成;也许它不是希格斯玻色子,那它也会打开一扇门,开启一套比‘标准模型’走得更远的新理论。”
据新华社7月4日电
小知识
“上帝粒子”到底是什么?
在长期研究和探索中,科学家们建立起称作“标准模型”的粒子物理学理论,它把构成物质的亚原子结构分成3大类:夸克、轻子与玻色子。但是这个模型存在一个致命缺陷,那就是无法解释物质质量的来源,以及为何有些粒子有质量,而有些粒子没有质量。
为修补缺陷,英国科学家彼得·希格斯1964年提出“希格斯场”的存在,预言了希格斯玻色子的存在。希格斯假设,希格斯玻色子是物质的质量之源,其他粒子在希格斯场中游弋并产生惯性,进而形成质量,构筑成大千世界。
“标准模型”预言了62种基本粒子的存在,其中61种粒子已获实验证实,而希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子,也是解释物质质量之谜的最重要粒子。由于它能量巨大、到处存在却难以追寻,因此被称作是“上帝粒子”。
据新华社电
霍金赌输了!
在宇宙大爆炸发生137亿年之后,为了捕获希格斯粒子,人类齐集了最尖端的科学技术,尝试还原当时爆炸的一瞬间。
在横跨法国和瑞士边境的大地之下,大型强子对撞机占据着一条长27公里的圆形隧道。这个空旷的地下世界相当于4个梵蒂冈,如果你要走完全程,要花4个小时。
自2010年3月正式启动以来,这条隧道每秒钟都迎来千万次爆炸。在一条环形加速管道中,方向相反,各具有3.5 TeV(兆兆电子伏特)能量的质子团在4个对撞点不断碰撞。
据介绍,几百电子伏特的X光就足以把人类“穿透”,兆兆级别的能量会使质子在对撞时完全被打碎,无数粒子瞬间喷发,仿佛一次“宇宙小爆炸”。
2008年3月,大名鼎鼎的理论物理学家斯蒂芬·霍金曾押下100美元的赌注,打赌人类永远也不可能发现希格斯粒子。此举一出,物理学界就炸开了锅,反应最为激烈的莫过于希格斯本人。他悲痛地回应,霍金的挑战“就像是在批评已经去世的戴安娜王妃”。
据人民网