未登录

开通VIP,畅享免费电子书等14项超值服

开通VIP
微观粒子发现史之十二:上帝粒子发现了,物理学可以终结了吗

在规范场理论中,有一个基本假设,那就是传递力的玻色子没有质量,乍一看还真是这么回事,传递电磁力的光子就没有质量,传递强相互作用力的胶子也没有质量,可不是还有一种弱相互作用力吗?要是 传递弱相互作用力的玻色子也没有质量,就一切完美了。

可问题偏偏就出现在这里,传递弱相互作用的玻色子是W+/W-和Z0,这三种粒子偏偏具有质量,而且质量还不小,这肯定是规范场理论出了问题。

一般情况下,理论出了问题的方法两个,一个直接是废了这种理论,提出新理论,还有一种方法就是修补一下理论。

对于物理学家来说,当然是废除理论创建新理论最好了,当年牛顿爱因斯坦都是这么干的,尤其是爱因斯坦,相对论横空出世,干掉了爵爷,开拓了人类的视野不说,还直接和爵爷平起平坐了,不过这条路有点难,首先得是爱因斯坦这种天才,要是功力不足可是玩不转的,这就好像屠龙刀一样,谁都会说一句'武林至尊,宝刀屠龙。'可是要是武功低微的话,那屠龙刀就是催命符了,只有到了张教主手中,那才可以'号令天下,莫敢不从。'

看看庞大繁复的规范场理论,不管是谁都会胆战心惊,要想推翻重来,有点太难了。既然推翻不了,那就试试修补吧。

这活才是物理学家最常干的,当初牛顿力学遭受到了危机的时候,洛伦兹就提出来'洛伦兹变换'来修补,虽然没有成为爱因斯坦一样划时代的大神,也足以光耀千秋了。

面对传递弱相互作用的W+/W-和Z0这种玻色子,希格斯提出了一种希格斯机制。

希格斯认为在宇宙间弥漫着希格斯场,这希格斯场就水一样,对在其中运动的粒子产生阻力,有了阻力就好办了,有了阻力就得有加速度,加速度都有了,质量自然就产生了,这个比喻是希格斯自己说的,他就是在想到水流的时候想到了希格斯场。

不过既然到处都是希格斯场这种水,按理说应该每个粒子都有质量,那么为什么有的粒子没有质量呢?

还是换个比喻吧。

打个比方,大家都坐在一个餐厅里吃饭,要是走进来一个美眉,是不是都有一种走上去搭讪的冲动呀,别说你不想去呀,那些粒子可没有你这么高的道德规范,它们都会抢上去搭个讪合个影什么的,要是再有点什么深入交流就更好了,这样一来,美眉再要往前走是不是很费力了,这就是阻力呀,有了阻力就有了质量,要是美女呢,自然阻力就大,质量也就大,要是平常一些呢,大家都看都不看一眼,该吃吃该喝喝,这样的话,就没有阻力了,自然没有阻力,也就没有质量了,这样的话,是不是觉得光子就是粒子界的平常颜色,根本就没人稀罕,而W+/W-和Z0粒子就是一笑倾城的绝世美女了。

有了希格斯场,自然就会有希格斯粒子,由于希格斯粒子赋予了万物质量,这就是上帝般的存在,所以希格斯粒子又叫做上帝粒子。

照咱们前面几章的说法,发现一种新粒子就会附赠一个诺贝尔奖,希格斯粒子这么重要,肯定得值一个诺贝尔奖呀。

希格斯1964年提出希格斯粒子后就等着诺贝尔奖,这一等就是半个世纪,因为必须要找到希格斯粒子才可能给诺贝尔奖,否则希格斯粒子就只是一个脑洞,要是凭脑洞就能获奖的话,我想很多人都可以试一试。

可为什么找到希格斯粒子用了这么长时间呢?首先是需要的能量高,差不多得125GeV,这确实有点太高了,这么高的能量就得需要新的大型强子对撞机,这就是LHC。

LHC由欧洲核子中心建造,LHC是一个国际合作的计划,由34个国家超过两千位物理学家所属的大学与实验室所共同出资合作兴建的,位于法国和瑞士边境。项目包括了一个圆周为27公里的圆形隧道,隧道本身直径3米,位于地下50—150米,光挖这么一个隧道就已经是已经是浩大的工程了,何况还有加速器、超导磁铁以及配套压缩机通风设备和控制系统。

LHC从1994年开始建造,直到2008年才完工,能量可以达到7TeV,按理说这么高的能量早就超过了希格斯粒子需要的能量,一开始试验就应该找到啊,可怎么又等了四年呢?

这事说起来简单,做起来很难,因为希格斯粒子存在的时间非常短,大约只有1.56×10^22秒,这个时间太短了,根本就不可能观察到,要想观察到希格斯粒子只能靠分析它的衰变产物,而希格斯粒子的衰变过程又和其它衰变过程非常类似,要想找到希格斯粒子无异于大海捞针。

不过捞了四年之后,还真捞着了。

2012年6月22日,欧洲核子中心发布消息声称要召开新闻发布会报告关于希格斯粒子的最新进展,一看就知道,这肯定是找到了希格斯粒子存在的证据,要是找不到谁还开新闻发布会说一下呀。

7月4日,欧洲核子中心公布了关于希格斯粒子存在的证据,顿时传来了一片欢呼,不过谨慎的物理学家们还是要求再核实一下,科学史上这种说错了的事情还是真不少,这以后更正就太没面子了。

经过半年多的核实,2013年3月14日,欧洲核子中心宣布先前找到的确实是希格斯粒子,这一年,希格斯也等来了他的诺贝尔奖。

看起来希格斯粒子的发现给标准模型画上了一个圆满的句号,可是事情并没有结束,因为现在还没有发现引力子,就是说,标准模型还不能把引力包含进去,这不能不说是一个大缺憾,而且标准模型居然有61种粒子,这看起来怎么也不像一种基本理论,基本理论就应该牛顿力学一样就只有一种力,或者麦克斯韦方程一样除了电就是磁,而且电和磁还可以统一,象相对论一样也可以,这61种算怎么回事。

看起来更美的理论还是有的,那就是超弦理论,超弦理论里根本就没有粒子,诠释一根根的弦,这说起来有点太抽象了,还是用刘慈欣先说《球形闪电》中丁仪的眼来看一下吧。

'那根弦隐隐绰绰地出现,与空泡一样,它是透明的,借靠着对光的折射来显性,如果处于静止状态,凭肉眼根本不可能看到,但弦却在空中不停地弯曲扭动着,这是一种奇怪的舞蹈,变幻莫测且充满狂放的活力。'

既然超弦理论这么美妙,为什么还没有取代标准模型呢?因为它只是一种数学理论,目前不能做实验验证,而要是不能实验验证的话,那就只能是猜想。

本站仅提供存储服务,所有内容均由用户发布,如发现有害或侵权内容,请点击举报
打开APP阅读全文并永久保存 更多类似文章
猜你喜欢
类似文章
上帝粒子发现六大影响:宇宙或数十亿年后毁灭|粒子|宇宙|上帝
标准模型与未来粒子物理学革命
希格斯粒子无法解释的“多余”质量从何而来?
爱因斯坦的未竟之梦,物理学“大统一理论”简史(下)
粒子物理学到了转折关头《世界科学》
统一路-17-上帝粒子之来龙去脉
更多类似文章 >>
生活服务
绑定账号成功
后续可登录账号畅享VIP特权!
如果VIP功能使用有故障,
可点击这里联系客服!