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2011,“上帝粒子”之年?
上一篇  下一篇4 2011年02月25日 星期五放大
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2011,“上帝粒子”之年?
大型对撞机将用两年时间检验希格斯理论
本报记者 张梦然 综合外电
今日视点
或是广为流传的“2011年将会发现‘上帝粒子’”的说法,或由于成为了寻求这神秘粒子的唯一希望,欧洲大型强子对撞机(LHC)开始被施压了。据英国《每日电讯报》2月22日报道称,美国科学促进会(AAAS)表示,如果在接下来的两年时间里LHC还是搜寻不到“上帝粒子”,那么物理学家们就需要重新评估关于这条理论及其全部相关论述的正确性。
而在理论预言中,“上帝粒子”被认为是物质的质量之源,若它真不存在,很多现实及理论按现行的物理规则可能都要解释不通。
希格斯理论之争再起波澜
就在今年1月份,美国能源部公布消息称,费米实验室万亿电子伏特加速器(Tevatron)因经费尚无着落将会于2011年9月关闭,“壮志未酬身先退”使得美国人希望借助Tevatron以抢在欧洲同行之前找到“上帝粒子”的美梦宣布告吹。其实Tevatron加速器关门休业的“绯闻”几乎持续了2010一整年,其中还夹杂了个小插曲,就是国外博客一度疯传Tevatron已经发现了“上帝粒子”,随后当然直接被费米实验室“拍死”为他人炒作。
此边沸沸扬扬,而在欧核中心,一向傲睨世间所有其他加速器的LHC正毫不客气地端走了寻找“上帝粒子”的全部希望。不过,日前美国科学促进会(AAAS)却对媒体发出声音,科学家开始质疑希格斯这条理论依据的正确性。
上世纪60年代,基于杨—米尔斯理论的非阿贝尔规范场理论兴起,并建构成为现代的标准模型理论。其唯一的缺憾是并没有描述到重力,而杨—米尔斯理论应用在弱相互作用和强相互作用中,遇到的主要障碍也正是质量问题。因此标准模型不是一套万有理论,其尚缺一块基石。
这块基石,被苏格兰物理学家彼得·希格斯预言为最后一种未被发现的粒子——希格斯玻色子,也就是“上帝粒子”。
因此,若该粒子出现,物质质量起源之谜也将会揭开;若该粒子不存在,理论上只能要求所有粒子无一例外地必须完全没有质量,这无疑与现行的实验观察相矛盾。令人震惊之处就是:物理学家们若要重新评估该论述,其意义可不只是一条理论的修改,而是一场颠覆。
再给LHC两年机会?
AAAS同时宣称,以LHC的能级,应该再用两年时间就能证明“上帝粒子”究竟存在与否,而且他们认为真正最有可能的答案极可能为“否”。
欧核中心的工作人员也坦言,尽管他们都希望能使2011年成为“上帝粒子之年”——即在年底前找出存在的证据,但如果到2012年底前仍无突破,那么确实需要重新评估标准模型中的论述,以及“上帝粒子”理论还能不能称为物理学迄今最高的成就之一。
根据爱因斯坦著名的质能方程(E=MC2),C为光速常量,为了找到大质量的粒子M,需要高能量E。除此之外,还要营造一个宇宙大爆炸发生后的模拟环境——比深空还冷的温度、粒子飞行接近光的速度。因此,如果由强大的LHC模拟出的极端状态也无法找到“上帝粒子”,那么也许它根本就不存在,自然界本身毕竟要胜过所有实验与预测。
虽然希格斯的理论素有威望,却至今仍屡遭怀疑。诺奖得主、亦曾就职于欧核中心的荷兰物理学家马丁努斯·韦尔特曼,早在2008年LHC启动之日就声称他本人不相信希格斯理论,就算真的撞出所谓“上帝粒子”,也有必要检验它是否符合理论之前所做的预言。
以马里兰大学的尼古拉斯·哈德利为代表者则认为:“若没有发现‘上帝粒子’,我们将会非常高兴。因为这意味着全新、有趣的理论诞生。且就目前而言,‘上帝粒子’被对撞机发现的可能性非常之低。”
所言非虚。因为“世界上所有的粒子加速器都会在运行一段时间后,有一个8到12个月的固定的维护和升级周期”,何况LHC还复杂到总会迸发意外。所谓两年时间中LHC实际工作时间有限得很,“上帝粒子”及其理论的命运也让人牵挂得紧。
但韦尔特曼认为无须担心——就算LHC没有发现希格斯理论的证据,它的支持团也会找出相应的借口来解释的。也有世界各地不断刷新的实验数据显示“上帝粒子”可能并不是一种单一的粒子,而是多种质量相似但所带电荷存在差异的粒子群。
客观世界不会为理论预言而变化,只能是完善、修改、颠覆理论以便更好的描述它。无论你“上帝粒子”存在或不存在,惯性质量都在那里,不增也不少,等待着被完美解读。
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