原创 沉迷学习的 未读 2022-07-12 12:06 发表于北京
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今年是“上帝粒子”宣布发现10周年。这个名词的发明者、诺贝尔物理学奖得主莱德曼专门为它写了一本书，就叫《上帝粒子》。近期，这部经典科普著作由「未读·探索家」重装出版。
“上帝粒子”是什么，它为何如此重要？本文就为大家揭秘“上帝粒子”。
（文末有惊喜）
（Credit：CERN）
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物质的最基本成分是什么？这是粒子物理学研究的终极目的。
历史上第一位有名的粒子物理学家是德谟克利特，一位古希腊的哲人。
德谟克利特认为，物质是由无数不可分割的粒子组成的，这种粒子，他管它叫“原子”。
原子到底是什么？物理学家和化学家探索了2000年。
1808年，英国人道尔顿提出了近代意义上的“原子论”，即化学中各元素的最小单位，如氢原子、氧原子、碳原子等。他以为，这就是组成物质的最小粒子了。
然而，原子中有原子核和电子，原子核又可分为质子和中子，而质子与中子也是复合粒子，由夸克组成……
直到20世纪90年代，物理学家才基本确定了基本粒子家族的成员，包括轻子（如电子、中微子、μ子等）和夸克，以及能够传递作用力的信使粒子（如传递电磁力的光子、传递强力的胶子等）。这便是所谓的“标准模型”（Standard Model）。
02
常有人穿白T恤，但不是纯白，上面会印些奇怪的东西，比如
E=mc²
或是稍复杂些，有四个公式的，与电和磁什么的有关系的那个，由一个苏格兰大胡子总结的方程组。
他们说这是“美”的，最简单的式子，却概括了整个世界的真理。
在月球上，一把铁锤和一根羽毛会同时落地，就像当年阿波罗十五号航天员大卫·斯哥特演示过的那样。
但在地球上，无疑羽毛会稍后落地，这是常识，因为空气阻力破坏了原有的简洁之美。
一个在非常高的温度下充满水蒸气的完美球体，它是简洁、均一的。
但如果我们对整个系统进行冷却的话，最后就会得到一池水，有些冰漂在水面上，剩余的水蒸气则在水面上方。一切看起来更复杂了。
还有更经典的的“墨西哥帽”比喻：对称的卷边围绕着对称的圆顶。在圆顶的顶端有一个珠子。看起来，它具有完美的旋转对称性。
然而，当珠子下落到一个更为稳定（低能量）的位置，即帽子边缘的某个地方时，对称性就被破坏了。
03
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听说过“上帝粒子”之名的人很多，听说过“希格斯玻色子”之名的人很少。
“上帝粒子”之名，来自一部曾影响全球的经典科普著作《上帝粒子》。作者是著名粒子物理学家、诺贝尔奖得主利昂·莱德曼（1922—2018）。
在书中，莱德曼以生动幽默的语言，讲述了人类探索物质本质的宏大历程。
莱德曼将希格斯玻色子作为粒子物理学探索历程中的一个里程碑。他曾任美国费米实验室主任，主导了超导超级对撞机项目，目的就是寻找希格斯玻色子。
这个项目花费不菲，而希格斯粒子又是那样难以追寻。这难免令人烦恼。因此，利昂·莱德曼埋怨它为“该死的粒子”(goddamn particle)”。
不过，在这本书即将出版的时候，合作者意识到不妥，稍作变通，删掉了几个字母，便成了如今大名鼎鼎的“上帝粒子”(God Particle)。
“上帝粒子”之名后来也曾陷入争议，就如利昂·莱德曼后来所说：“书名得罪了两种人：信奉上帝的人，以及不信上帝的人。处于中间的倒是乐于接受。”
（Credit：fermilab）
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未读 × 中科院物理所
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今年是“上帝粒子”发现10周年。
“上帝粒子”是什么，它为何如此重要？
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