希格斯玻色子_范文大全

希格斯玻色子

【范文精选】希格斯玻色子

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【专家解析】希格斯玻色子

【优秀范文】希格斯玻色子

范文一:希格斯玻色子 投稿:何蕅蕆

亮点一:发现起源粒子

不约而同地,两大科学杂志都把“希格斯玻色子”的发现列为2012年度科学重大成果。也许,即将过去的2012年,真是属于物理学家的幸运年。

希格斯玻色子是一种亚原子粒子,也就是说,理论上认为它应当是构成宇宙的最基本组成部件之一。但它极为重要又难以寻觅,常被称作“上帝粒子”。科学家们提出的物理学标准模型预言了这种粒子的存在,其作用是解释为何其他粒子会拥有质量。根据这一理论,在宇宙大爆炸之后,一种看不见的力,即希格斯场和与之相对应的粒子——希格斯-玻色子一同形成。正是这个场赋予其他基本粒子以质量的属性。

在过去的16年中,基本可以用郁闷这个词来形容粒子物理学家的集体状态,因为自从1995年发现了顶夸克,他们已经有16年没有发现任何新粒子了。 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,要花上整整4个小时。全世界几十万台计算机组成了巨大的分析网络。如此强大的阵容,只是为了寻找一个小得几乎不占任何空间的粒子。这一切,还得先从40多年前一个名为斯蒂芬·温伯格的物理学家所提出的“标准模型”说起。

用英国曼彻斯特大学理论物理学家杰夫·佛尔莎的话说,标准模型就像它的名字一样雄心勃勃,意味着“我们肉眼可见的一切,无论多么复杂而多元,都是由一小撮基本的粒子,根据同样简单的规律相互作用而构建起来的”。“一开始,根本没人相信这个。”中国科学院理论物理研究所研究员李淼说,有关标准模型的论文发表后,3年内皆无任何引用,直到上世纪70年代初期,其预言的“中

性流”首次被实验证实,模型才为学界重视。随后的20多年里,这个模型经受了各种挑战,终于在1979年斩获诺贝尔奖。直到今天,它所预言的61种基本粒子已有60种被成功发现,剩下最后一个,就是希格斯粒子。但这个漏网之鱼,恰恰是“标准模型”这幢摩天大楼的根基所在。

欧洲核子中心2012年7月4日举行新闻发布会,宣布了这一重大新闻。英国著名科学家霍金在表达祝贺之余提到:“我曾经和美国密歇根大学的凯恩教授打赌,认为希格斯玻色子不会被找到,看来我刚刚输掉了100美元。”记者从中科院高能物理研究所获悉,中国科学家亦为实验作出贡献。参与实验值班的北京大学高能物理钱思进教授说,这是50年来全球数千名科学家在艰辛努力后得到的结果。钱思进教授说,找到新粒子绝不是实验的终止,而是新的开端,今后的工作也将更多、更艰巨,意义也更深远。

为什么希格斯玻色子如此重要?第一,它是标准模型中唯一还没有被发现的粒子,因为它的质量最大,只有大型强子对撞机可以,它的工作原理是将两束质子流以接近光速的速度迎头相撞,在此过程中得到其它粒子。第二,它和电子、光子、夸克等我们耳熟能详的基本粒子不同,它是个奉献者,是其他粒子静质量的来源。

如果没有希格斯玻色子,世界会变成什么样?那样的世界里,所有的基本粒子都是以光速在运动。由于基本粒子间传递相互作用的速度就是光速,于是意味着难以存在由夸克形成的稳定原子核。而电子若静质量为零,更意味着不可能形成原子,分子。这样,宇宙中便不会有出现各式各样的星球,更不会出现生命。

范文二:希格斯玻色子 投稿:廖樕樖

希格斯玻色子

希格斯玻色子,是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子。物理学家希格斯提出了希格斯机制。在此机制中,希格斯场引起自发对称性破缺,并将质量予规范传播子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发,它通过自相互作用而获得质量。2012年7月2日,美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布,该实验室最新数据接近证明被称为"The God Particle "的希格斯玻色子的存在。 2013年3月14日,欧洲核子研究组织(European Organisation for Nuclear Research)发布新闻稿表示,先前探测到的新粒子是希格斯玻色子。2013年10月8日,诺贝尔物理学奖在瑞典揭晓,比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯因希格斯玻色子的理论预言获奖。

范文三:希格斯玻色子 投稿:洪拐拑

希格斯说希格斯玻色子将很快被发现

据新华社日内瓦2008年4月12日电在40多年前预言了希格斯玻色子存在的英国物理学家彼得·希格斯,日前在参观欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)时对媒体说:“几乎可以确定,很快就可以发现希格斯玻色子。”

希格斯玻色子被认为是物质的质量之源,它是“标准模型”这一粒子物理学理论中最后一种未被证实的粒子,但是它的存在却是整个“标准模型”的基石。

因此,它被称为粒子物理学的“圣杯”,也被称为“上帝粒子”,充满了神秘色彩。 自从希格斯预言这一粒子存在以来,科学家们就一直试图在实验中发现该粒子从而证实其存在,但至今所有努力均告失败。

于2003年开始兴建的欧洲大型强子对撞机位于法国和瑞士边境地区地下100米深、约27公里长的环形隧道中,耗资总计约20亿美元,预计将于今年6月正式开始运行。届时,它将凭借能使单束粒子流能量达到7万亿电子伏特而成为世界上能级最高的对撞机。科学家普遍期望在这一对撞机的帮助下,能够在前所未有的对撞能量下取得包括发现希格斯玻色子在内的新发现。

不过希格斯认为,发现希格斯玻色子未必一定需要大型强子对撞机的帮助。他说,迄今已运行多年的美国费米实验室的万亿电子伏特加速器(Tevatron)可能已经获得了希格斯玻色子存在的数据,“这是可能的„„希格斯玻色子的身影可能已存在于他们获得的数据中了,只是还没有从数据分析中找到而已”。

新闻资料

粒子物理学的“圣杯”——希格斯玻色子

人们早已发现,自然界中物体之间千差万别的相互作用,可以简单划分为4种力:即引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射衰变的弱作用力。在爱因斯坦的相对论解决了重力问题后,人们开始尝试建立一个统一的模型,以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子。

经过长期研究和探索,科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论,它把基本粒子(构成物质的亚原子结构)分成3大类:夸克、轻子与玻色子。“标准模型”的出现,使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的“家园”。但是这一“家园”有个致命缺陷,那就是该模型无法解释物质质量的来源。

为了修补上述理论大厦的缺陷,英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在,并进而预言了希格斯玻色子的存在。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源,是电子和夸克等形成质量的基础。其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。尔后所有的粒子在除引力外的另3种力的框架中相互作用,统一于“标准模型”之下,构筑成大千世界。

“标准模型”预言了62种基本粒子的存在,这些粒子基本都已被实验所证实,而希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子。因此,寻找该粒子,被比喻为寻找粒子物理学领域的“圣杯”。

寻找上帝粒子——Higgs boson

一、Higgs boson的前世今身

从上世纪初的兴起和繁盛,粒子物理学在50年代经历了一个短暂的困难时期,几乎当时已经应用的理论都遇到了很大的问题,这些困惑激励着物理学家们给出新的解答,从60年代开始,基于杨-米尔斯的非阿贝尔规范场理论,逐步构建完成了现代的标准模型理论(the Standard Model Theory)。今天,标准模型早已成为粒子物理学的主流理论,它的很多预言不断为一个又一个激动人心的实验成果所证实。标准模型是一套描述强作用力(the strong nuclear force)、弱作用力(the weak nuclear force)及电磁力

(the electromagnetic force)这三种基本力及组成所有物质的基本粒子的理论。它属于量子场论的范畴,但是没有描述重力。

标准模型包含费米子及玻色子两类-费米子为拥有半整数的自旋并遵守泡利不兼容原理的粒子;玻色子则拥有整数自旋而并不遵守泡利不兼容原理。简单地说,费米子组成物质的粒子,而玻色子负责传递各种作用力。电弱统一理论与量子色动力学在标准模型中合并为

一。这些理论都基于规范场论,即把费米子跟玻色子配对起来,以描述费米子之间的力。由于每组中介玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变,所以这些中介玻色子就被称为“规范玻色子”。

标准模型所包含的玻色子有:负责传递电磁力的光子;负责传递弱核力的W及Z玻色子;负责传递强核力的8种胶子。

Higgs boson,也是一种玻色子,然而它与上述这些规范玻色子不同,Higgs boson负责引导规范变换中的对称性自发破缺,是惯性质量的来源,因此并不是规范玻色子。杨-米尔斯方法无论应用到弱还是强相互作用中所遇到的主要障碍就是质量问题,由于规范理论规范对称性禁止规范玻色子带有任何质量,然而这一禁忌却与实验中的观测不相符合,如果不能解决质量问题,将使得整个研究失去基础。一开始人们试图通过自发对称破缺机制,即打破规范理论中对拉氏量对称性的严格要求,使得物理真空中的拉氏量不再满足这种对称性,然而到了1962年,每一个自发对称性破缺都被证明必定伴随着一个无质量无自旋粒子,这无疑也是不可能的。1964年,英国物理学家希格斯(Higgs)解决了这个问题,使得自发对称性破缺发生时,那个无质量无自旋粒子仍然存在,但它将变成规范粒子的螺旋性为零的分量,从而使规范粒子获得质量。这一方法被今天的标准模型所借鉴,标准模型通过引入基本标量场——Higgs场来实现谓Higgs机制。通过Higgs场产生对称性破缺,同时在现实世界留下了一个自旋为零的Higgs boson粒子。

这样我们也就明白了为何希格斯粒子如此重要的原因,可以说它是整个标准模型的基石,如果希格斯粒子不存在,将使整个标准模型失去效力。

而LHC就是为了寻找Higgs是否存在而设计的,这个拥有前所未有的规模的大计划拉开了粒子物理的新篇章,关系到Higgs的存在与否,人们异常关注它的动态。

二、踏上寻找Higgs boson的漫漫征程

LHC是西欧核子研究中心(CERN)正研发致力于寻找Higgs boson的大型质子-质子对撞机(Large Hadron Collider ),之所以引人注目的是它的规模,位于法国与瑞士边境交界处地下周长27公里的环形加速器,经过20年的准备和筹划,投资数十亿欧元,拥有来自世界各地的6000余位专家,共有ATLAS(A Toroidal LHC ApparatuS),CMS

(Compact Muon Solenoid),ALICE(A Large Ion Collider Experiment )和LHCb四个探测器单元。

主要捕获并分析碰撞后的碎片,除了Higgs,寻找超对称粒子(sparticles)和其它可能的新物理,研究电弱对称性破缺机制也是LHC的重要目标。从能量来看,单它的质心系能量就达到惊人的14 TeV( electron-volts),并可使每秒发生数十亿次的质子对撞,这是前所未有的,目前拥有最高能量对撞的是美国费米实验室的Tevatron加速器,使质子-反质子对撞能量达到2 TeV,虽然14 Tev的能量不超过14只飞行中的蚊子的能量,但当它集中在如此小的体积时就使实验中的能量密度是惊人的,也是目前在实验室中所能产生的最高的,拥有如此的优势,LHC的前景极为可观,人们均把寻找Higgs的希望寄予它,然而寻找Higgs的主要希望在ATLAS和CMS两个探测器,这两个探测器的就是为寻找Higgs而设计,针对碰撞后的碎片进行彻底而仔细的分析,从中去捕捉Higgs存在最细微的证据,当LHC开始运作时,大量的(数量级 )质子直接被加速到7 TeV,当质子接近探测器时由于电磁场作用而相互集中,以提高对撞的几率,按照如此,每次粒子束经过时约有20个质子碰撞,大多数只是擦过,很偶然的情况下会有两个相对运动的质子中的夸克对撞,对撞释放能量之大足以产生大量新粒子,包括Higgs和超对称粒子,如果它们真的存在。

然而问题的复杂之处在于Higgs和超对称粒子极不稳定,它们瞬间即可衰变为标准模型里的普通粒子,所以只能从探测器所得的它们的衰变产物中去推断其存在与否,由于粒子运行速度基本等于光速,粒子通过整个ATLAS探测器仅用时30 ns,而紧接着另一批由于碰撞而产生的粒子则在25 ns后到达,然而情况不容乐观,每次碰撞的碎片中包含着1000多种粒子,而其中每一种粒子都必须进行分析以重新构建最初碰撞时的情景

无论是发现Higgs的存在还是排除Higgs存在的可能性,都是LHC的首要任务,因此ATLAS似乎就是针对寻找Higgs而设计的。只有找到Higgs的衰变产物才能肯定它的存在,而Higgs的衰变途径有很多种,每种衰变类型与Higgs的质量有关,但是Higgs的质量依然未知,从先前实验我们认为Higgs的质量必须高于114 ,同时理论要求它的质量小于1 ,如果Higgs有一个相对低的质量(120 左右),它会衰变为一个底夸克和一个反夸克,不幸的是,要把它们和其他夸克区别开非常困难,一个低质量的Higgs也会衰变成两个光子,不过这种概率很低,一千次衰变中只发生一次。如果Higgs拥有较高的质量(180 以上)它极可能衰变为一个W boson和一个Z boson,最容易识别的方式是衰变为一对Z boson,然后衰变为一对电子或介子,由此可以较为容易地得到Higgs。探测介子对于实验至关重要,当Higgs衰变为一对Z boson后它们分别变成一对介子。

然而数据分析又是另一个挑战,储存所有的数据完全不可能,所以探测器已被设定好会自动选择最重要的数据,大概只有0.25%的数据会被接受,巨型而功能强大的计算机会对数据进行进一步分析,将需要物理学家分析的数据减到最少,大概每秒100个事件,已经比较容易操作。

探测器预计在2007年中期建好,而CERN这个宏伟的探索计划将持续多年,而LHC的先进性将使CERN在粒子物理方面领先10年。

三 如果没有Higgs boson?

如果LHC没有发现任何Higgs存在的痕迹,人们的确会很失望,但是这绝不意味着LHC是毫无意义的投资,在LHC中质子碰撞时前所未有的巨大能量会把物理学家带进一个未知的新世界,这里有太多可供探索,或许形形色色的“新物理”会被发现,比如超对称

(super symmetry)甚至完全未知的新度量,更重要的是:人们相信LHC的发现会有助于解决一个悬而未决的问题——“等级问题(hierarchy problem)”,也是粒子物理学界所遇到的重大挑战之一。

所以不论LHC开始运行后是否得到Higgs存在的证据,我们都受益匪浅,奇幻而美妙的粒子物理世界是如此引人入胜,或许当我们真正发现Higgs时欢欣中有深深的落寞,因为这个世界上最美丽的过程是探索。

范文四:有希望发现希格斯玻色子 投稿:郭朰朱

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20 0 7年 第 5期 

物理 通报 

科教 信 息 

说 :我毫 不怀 疑 , “ 能量 高 于 12 电 子伏 特 的宇 宙 线  00

豳 霍 霉 

超 高 能 宇 宙线 

 

确 实存在 . 足够 的例子 使 我相 信 此 事 . 有 ”现在 的问 

题是 , 这些 粒 子是什 么东 西? 多少 这样 的粒 子抵 达  有

了地 球 , 它们是 从什 么方 向来 到地球 的? 在我们 搞 清  这些 问题 之前 , 是难 以得 出正 确答 案 的 .  

( 林) 瑞  

宇宙 线 是 以接 近 于 光速 在 空 间穿 行 的粒 子 , 这  些 粒子 大多是 质子 , 时是重 原子 核 . 地 面探 测 到  有 在

有 希 望 发 现 希 格 斯 玻 色 子 

据英 因 N w S i t t1  a .0 7 , e   ce i (3Jn 2 0 )5报 道 : ns 从 

的一些 宇宙线 来源 于 宇 宙 里发 生 的剧 烈事 件 , 超  如 新 星爆 发 . 我们 至 今 仍 不知 道 曾 经探 测 到 的 自然  但 界 中最 高能 量粒 子 的来源 .   当宇宙 线 中的质 子 在空 间传播 时 , 因与 微 波 背  景光子 作用 产生 电子 对 而 损 失能 量 . 是 因为 按 爱  这 因斯坦 的狭 义相 对论 : 任何 来 自我 们 银 河 系 以外 的  宇宙线 在到 达地球 时 , 由于沿 途 经 过 多 次损 失 能 量  的碰 撞 , 最大 可能 的能量 为 5×1  电子 伏 特 . 其 9 这 

就是 所谓 的 G esn—Z t pn—K z i( ri e a ei s um n 简称 G K) Z   限值 .  

新 测定 之传递 弱相 互作 用 的一种 w玻 色 子①的质量 

推断, 利用 将 于今 年启 用 的一 台 新 粒 子对 撞 机 有 希 

望 发现希 格斯 粒子 .   希格 斯玻 色 子 ( i sbsn H g   oo )对 于 回答 “ 么 是  g 什

质 量”这个 问题 至关 重要 , 尽管 一 直 未 被 发现 , 粒  但

子 物理 学 的标 准模 型 预言 w玻 色 子 、顶 ”夸克 和希  “ 格 斯玻 色子 三者 的质量 之 间有一 定联 系 .   20 年 1 8日, 国费 米实验 室 从事 大型粒 子  07 月 美

对撞 机实 验工 作 的物 理 学 家小 组 宣 布 , 们 测 出一  他 种 w 玻 色子 的质 量 为 8 4 3G V( 于原 先认 定 的  0.1  e 低 8 6 G V , “ ”夸 克 的 质 量 已 知 为 (7 ±5  0. e ) 又 顶   14 ) G V 从 而 计 算 希 格 斯 玻 色 子 质 量 的 上 限 为 13 e  , 5 

G V, 于原 先认 为 的 16G V. 于希 格 斯 玻 色子  e 低 6  e 对

但 过 去十 年 中, 日本 东京 大 学 的分 布 在 面积 为  10 方千米 内 的 A eo 0平 K n 巨大 的大气簇

射 阵列 一1 1 1  粒子探 测器 曾多 次 探 测 到 能量 高 于 G K 限值 的 宇  Z 宙线 . 从理 论上 讲 , 些高 能宇 宙线 只能来 自银河 系 这   内部 , 但天 文学 家们 在 我 们 星 系 内没 有 找 到这 些 高  能宇 宙线 的源 头 . 这究 竟是 怎 么 回事 呢? 个可 能性  一 是 A e o的探测 结 果有 某些 错 误 , 一个 可 能性 是  Kn 另 爱 因斯坦错 了 , 因斯 坦 的狭 义相 对 论 说 空 间在 各  爱 个方 向上 都是 一样 的 , 若 某些 方 向更 容 易 被粒 子  但 穿 越将会 怎样 呢 ? 如果是 那样 的话 , 宇宙 线就 能更 多  地保 存 它们 的能量 , 而 在 到 达 地 面 时其 能 量超 过  从

G K限值 . Z  

质 量 的下 限 : 物理 学家 们认 为应 是 14G V, 为从  1  e 因 较 低 能量开 始搜 寻到这 一 能量 时迄未 发 现希格 斯粒 

子.  

座落在 瑞士 日内瓦 附近欧 洲核 子研 究 中心的 大  型强 子对撞 机 ( H )定 于今 年 晚 些 时候 启 用 , LC 这将 

有利 于发现 上述 质量 范 围 内 的希 格 斯粒 子 , 较 轻  而

质量 的希 格 斯 粒 子 正 好 落 在 费 米 实 验 室 的对 撞 机 

T vt n的设 计范 围 内 . ea o r  

在 阿根廷 门多 萨 , 进行 以俄歇 ( ir   ue)命  Per A gr e 名 之实 验的物 理学 家 们 也 在研 究 这 一 问题 . 们 在  他

方 圆 30 0平 方 千米 的范 围 内安装 了 160个探 测   0  O

如果 在 上述 质量 范 围 内 , 实验 工 作 者仍 未 能 发 

现希格 斯玻 色子 , 物 理 学 家 将 被 迫 重新 审 视 标 准  则

模型 .  

注 : w 玻 色 子 有 w 和 w一两 种 . ①  

器 , 实验应 能测 定抵 达 地 球 的宇 宙 线 的能 量 从 而  该

对 A eo的探 测 结果 有一 个 更好 的理解 . 国利 兹  Kn 英

②8 .G V和 (7 06 e 14±5G V见 《 世 纪 物 理 学》 山东  )e 新 (

教 育 出版 社 20 05年 l ) 2 2月 第 5页 .  

大学 的天文 学家 A a  t n lnWas 是该 项 目的 发言人 . o 他 

( 林) 瑞  

52 一  

范文五:“上帝粒子”——希格斯玻色子 投稿:许蛝蛞

ZH ONGXU E  J 1 AOX UE  C ANKA O 

科学 前 沿 

“ 上 帝粒 子 ’ ’ — — 希 格 斯 玻 色 子 

重 庆 西南 大 学物 理科 学与技 术 学  ̄( 4 0 0 7 1 5 )   慕 雪 利 

2 0 1 2 年7 月 4日, 瑞士 日内瓦附近 的欧洲核子 研究  中心 ( C E R N) 宣布发现新亚原子粒子 , 疑似“ 上帝 粒子 ” 。   至此科学家们 对这种 赋予 其他 粒 子 以质量 的神 秘 粒子  的探 寻 , 终于达到 了顶点 , 他们 深信 “ 上帝粒 子” 的存 在 ,   找到 它只是 时间的问 题 。但 对 于解 开“ 上帝 粒子 ” 的神  秘面纱 , 物理学家仍然在孜 孜不倦 地探索着 。到底 什么  是“ 上帝 粒子 ” ?它对 物理学 的进展 有什 么重 要性 ?为  什么在实验 中很难找到它 的踪影 呢?本文将逐一 阐述 。   希格斯粒子 的提 出者  提 到“ 上帝粒子” , 不得不提 到英 国物理学 家彼得 一   希格斯 , 他 出生于英格兰泰 恩河畔纽 塞 , 以提 出“ 希 格斯  机制 ” 与“ 希格斯玻色子” 而 闻名于 世  而“ 上帝 粒子 ” 是  1 9 8 8年诺贝尔物理学奖 获得 者莱德 曼对 希格斯 粒 子 的 

建 筑粒 子物理学经典理论大 厦 的最 后一块 基石 , 如证 明  它不存在 , 整 座 大厦 就要 被推 倒重 建 。根 据标 准模 型 ,   希格斯 玻色子预计是存 在 的。物 理学 家们 相信 , 希格斯  玻 色子赋予 了所有其他粒 子质量 , 在 宇宙 大爆炸后 对宇  宙 的形 成起着决定性作 用 。然而 长期 以来 , 那些 相信希  格斯玻 色子能够 解 释为 什 么物体 有质 量 的物 理学家 们  都无法 找到 希格 斯玻 色 子 。费 米实 验 室质 子一反质 子  对撞机 ( T e v a t r o n ) 以及 欧洲 大 型 强子 对 撞机 ( L H C) 等  大 型核粒 子加速 器都 在 不 断地 寻找着 希格 斯玻 色 子和  其他亚原 子物 质 。无 疑最 近 的发 现对 继续 寻找 希格 斯  粒子是 一个巨大 的突破 。  

2 . 寻 找 希 格 斯 玻 色 子 的 意 义 

别称 。   二、 希格斯玻 色子——“ 上 帝粒子”  

1 . 希 格 斯 粒 子 的 理论 概 述 

( 1 ) 什么是希格斯玻色子 ?   希格斯粒子是粒 子物 理学 标 准模 型预 言 的一种 自   旋为零的玻色子( 具 有整数 倍 的 自旋量子数 ) , 所 以也 叫   希格斯玻色 子 。它被 认为 是物 质 的质量 之 源 。根 据量  子场论 , 所有 的粒子 都是分布在 全空 间的场 。场 的最低  能量状态 叫“ 真空态” , 随着 能量 的提高 出现 场 的单 粒子  态、 双粒子态 、 三粒 子态 等 。而这 个“ 真

空 态” 并 不 是一  无所有 , 因为场的最低能量并 不为零 。而 我们所在 的宇  宙空 间中充满 了希格斯场 , 这种量 子场可 以解 释为什 么  夸克和 电子之类 的基 本粒 子带 有质 量而 希格 斯玻 色子  则是相对 于基态 的希格 斯 场激发 态 。希 格斯 场与 其他  所有基本粒子 的场 都不 同 的是 , 它 在宇 宙诞 生那 一刻 ,   真空态经历 了瞬间的破缺 , 变成现在这个样子。正是这个  瞬间破缺给 了每一种基本粒子静质量( 光子和胶子除外) 。   ( 2 ) 标准模型与希格斯粒子  标 准模型是一套描述强 相互作 用 、 弱相互 作用 以及  电磁相互作用 这三种 基 本相互 作 用及组 成所 有物 质 的  基本粒 子的理论 。它把 基本粒 子分 为 三类 : 夸克 、 轻 子  与玻色 子。标准模型被物理 学家们 寄予很高 期望 , 是 通  往终极的一个理论 。然而 它 自身有 两个很 重要 的缺陷 :   ( 1 ) 标 准模 型中包含 了过 多的参数 ; ( 2 ) 该理 论 中没有 描  述重力 , 即其无 法解 释物质 质量 的来 源 , 因此 标准模 型  所预言 的希格 斯粒 子始 终未 能在 实验 中发 现 。莱德 曼  曾对希格斯粒子忧心忡忡 , 认为它 是一个 阻止我们 获得 

终极知识 的“ 大坏蛋” 。   在粒子物理学 的标 准模 型 中 , 总 共预 言 了 6 2种基 

为什么希格斯玻色子 如此重 要?主要 有两个 原 因:   ( 1 ) 它是标准 模 型 中唯一 还 没有被 发 现 的粒子 , 因 为它  的质 量最 大 , 以前 加速器 的 能量都 无法 把它 轰 出来 , 只  有L H C可以 。( 2 ) 和电子 、 光子等 我们耳熟 能详 的基本  粒子不 同 , 它是个奉献者, 是 其他 粒 子 静 质 量 的来 源 。   如果没有 希格 斯玻色子 , 世 界会 变成什 么样?那样 的世  界里 , 由于没有静 质量 ( 如 同光子 ) , 所 有 的基 本粒 子都  是 以光 速在运 动 。由于 基本 粒子 间传 递相 互作 用 的速  度就是 光速 , 于是意味着难 以存在 由夸克形 成 的稳 定原  子核 。而电 子若 静 质 量 为 零 , 更 意 味着 不 可 能 形成 原  子、 分 子 。这样 , 宇宙 中便不 会 出现各 式各 样 的星球 , 更 

不会 出 现 生 命 。  

3 . 希格斯 粒子为什么 萍踪难寻?   要研究希格斯场 , 最直接 的办法 就是用 高 能粒子互  相轰击 来产 生希 格斯 粒子 。把 质 子加 速 到接 近光 速来  对撞 。由于产生希格斯粒子 的概率 非常低 , 而希格 斯粒  子的理 论 寿命又 极短 , 即它 是不稳 定 的 , 会迅 速 衰变 为  更加稳定 、 质量更小 的粒子 , 所 以它不能被 直接

观测 到 ,   只能通过分析 它衰 变 的产物 来 间接探 测 它 的存在 以及  研究它 的性 质 。在分 析 过程 中 , 希 格斯 粒 子是 否存 在 ,   可以从数据 图形 的峰值 中体现 出来 。然 而 , 即便 科学家  们发现 了这样 的峰值 , 他们也 不能就 此宣 布发现 了希格  斯粒子 , 只有他们确认这一信 号是 统计误 差 的概 率低 于  百万分之一时才能 比较有把 握地宣布发现的结果 。  

参 考文献  [ 1 ] 江 东向. 什 么是 希 格 斯 粒 [ J ] . 物 理 教 学, 1 9 9 7  

( 1 9 ) .  

[ 2 ] 梁剑. 希 格斯 与他 的“ 上 帝粒 子” [ J ] . 现 代物 理 

知识 , 1 9 9 9 ( 2 1 ) .   ‘  

本粒子 , 其中 6 1 种都 已被验 证 , 唯独希 格斯玻 色子始 终  游离在物理学家 的视野之外 。找到这 种粒子 , 就找到 了 

[ 3 ] 方 宇 宁. 希 格 斯 玻 色子 的发 现 及 其 科 学意 义  [ J ] . 世界科 学, 2 0 1 2 ( 8 ) .   ( 责任编辑 黄春香 )  

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范文六:希格斯玻色子即上帝粒子 投稿:郝絘絙

希格斯玻色子

希格斯玻色子得名于英国爱丁堡大学物理学家彼得·希格斯,他预言了这种粒子的存在。假设中的希格斯玻色子是物质的质量之源,其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。

希格斯粒子(上帝粒子)是一种亚原子粒子,也就是说,理论上认为它应当是构成宇宙的最基本组成部件之一。但是它仍然有待实验观测证实。科学家们提出的物理学标准模型预言了这种粒子的存在,其作用是解释为何其它粒子会拥有质量。根据这一理论,在宇宙大爆炸之后,一种看不见的力,即希格斯场和与之相对应的粒子 ——希格斯-玻色子一同形成。正是这个场赋予其它基本粒子以质量的属性。

希格斯场赋予整个宇宙中其它粒子以质量的方式可以用游泳者在水池中受到的水的阻力来做比喻。如果粒子没有质量,它们便可以在宇宙中以光速前进,因为质量的本质便是对物体改变其速度的制约性。

范文七:搜寻希格斯玻色子 投稿:金盽盾

 

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管 象钧 译  

在 美 国 伊 利 诺 伊 平 原 下 , 藏 着 一 台 用 来 将  埋 物 质 分 成 最 基 本 部 分 的 巨 大 机 器 。 这 台 机 器 叫  粒 子 加 速 器 , 它 由 1 0 个 巨 大 的 超 导 磁 场 构    00 成 , 由 700位 科 学 家 与 工 程 技 术 人 员 一 星 期 七  天 , 1 24 小 时 不 停 地 操 作 着 , 器 的 年 耗 电  一 3     机

费为 1   多万美元 。   0 00  

时 , 首 选 注 意 到 的 便 是 杳 无 人 烟 : 地 方 特 别  你 这

荒 凉 , 除 了 几 处 工 业 建 筑 群 和 一 群 四 处 奔 走 的  水 牛 外 , 也 看 不 到 别 的 东 西 。 座 落 在 这 里 的 唯  再

能 暗 示 这 功 率 强 大 的 机 器 的 , 是 一 个 在 平 原 

圆环 地 形 。  

上 20 英 尺 高 的 巨 大 无 比 的 周 长 4 英 里 左 右 的 

这 圆 环 是 名 叫 Te a r n 的 粒 子 加 速 器 的  v to

在 1 瓦 效 外 的 阿 尔 卑 斯 山 地 下 还 有 和 这  3内

台 机 器 完 全 一 样 的 加 速 器 。 在 这 两 台 硕 大 装 置 

地 下 园 形 隧 道 的 轮 廓 。Te a  v ton加 速 器 特 别 巨  r 大 , 不 是 传 统 意 义 上 的 机 器 , 是 眼 前 景 象 一  它 而

部 分 。 加 速 器 的 用 途 是 得 到 尽 可 能 快 的 相 向 运  动 的 质 子 与 反 质 子 — — 而 在 大 功 率 的 Te a     — v

的 每 一 台 上 操 作 的 研 究 人 员 , 都 怀 着 一 个 未 必 

能 实 现 的 真 诚 目 标 :他 们 在 寻 找 一 个 难 以 捉 摸 

的 物 质 小 微 粒 。 他 们 的 研 究 目标 微 小 得 你 无 法 

想 象 , 且 如 此 偏 僻 隐 蔽 , 以 物 理 界 以 外 几 乎  而 所

没 有 人 曾 经 听 说 过 。尽 管 如 此 , 们 下 的 赌 注 却  他 极 大 , 要 有 哪 个 小 组 首 选 发 现 它 , 个 小 组 就  只 那 有 可 能获 得 诺 贝 尔 奖 。  

to 中 ,“ ”表 示 是 光 速 的 99. 999   n r 快 9 9% 。 质  子 与 反 质 子 在 仅 为 几 英 寸 的 管 道 内循 环 运 动 ,   隧 道 的 其 他 部 分 遍 布 着 导 线 , 人 行 道 和 将 液 态  氦送 进 超 导 磁 体 的 1   5英 里 长 的 管 子 。  

质 子 与 反 质 子 一 旦 沿 着 这 管 道 加 速 , 么 它  那

这 一 搜 索 的 整 个 中 心 是 一 种 名 叫 希 格 斯 玻 

色 子 的 基 本 粒 子 。诺 贝 尔 奖 获 奖 物 理 学 家 利 昂 ・   莱 德 曼 称 它 为 “ 帝 的 粒 子 ”, 神 圣 的 比 喻 不  上 这 是 完 全 没 有 根 据 的 。 如 果 希 格 斯 粒 子 真 的 存 在 

们 便 会 按 特 定 的 路 线 发 生 猛 烈 的 碰 撞 。 当 质 子 

猛烈 撞

击 反 质 子 时 , 们 的 纯 能 量 就 互 相 中和 。 它   结 果 碰 撞 产 生 的 碎 片 通 常 含 有 新 的 粒 子 , 而 其  中之 一 可 能 就 是 希 格 斯粒 子 。  

并 能 证 实 它 的 话 ,那 么 科 学 家 就 能 回 答 曾 经 只  有 哲 学 家 和 疯 子 提 过 的 一 个 问 题 :物 体 为 何 有 

重 量 ? 况 且 , 旦 观 测 到 希 格 斯 粒 子 , 能 动 摇  一 就 整 个 物 理 学 的 基 础 — — 随 之 揭 示 以 前 还 没 有 人 

两 个 探 测 器 , 每 个 都 象 一 幢 三 层 楼 房 那 么  高 , 在 Te a  装 v ton加 速 器 的 巨 大 圆 环 中 。 探 测  r

器 是 由 导 线 探 测 器 与 微 芯 片 等 电 子 器 件 组 成 的 

网 络 , 共 重 达 500 吨 。定 时 地 在 这 两 检 测 器   总   0

敢 想 象 的 那 种 粒 子 。 并 揭 示 违 背 已 知 的 物 理 学 

定 律 的 一 些 力 。 研 究 人 员 认 为 ,“ 的 物 理 学 ” 新   就 要 出现 , 们 期 待 希 格 斯粒 子 做 他 们 的 向导 。 他  

内 发 生 质 子 与 反 质 子 的 碰 撞 。 检 测 器 的 作 用 非  常 明 确 : 拍 下 每 次 碰 撞 及 产 生 的 粒 子 飞 散 的 照 

乍 一 看 来 , 们 似 乎 想 象 不 到伊 利 诺 伊 巴塔  人 维 亚 的 费 米 国 家 加 速 器 实 验 室 是 发 生 宇 宙 大 事  的 地 方 。在 你 从 芝 加 哥 向 西 行 车 用 不 了 一 小 时 ,  

就 会 进 入 一 望 无 际 的 69 00 公 顷 的 大 平 原 。 此  

片 。 听 起 来 好 象 非 常 简 单 , 到 你 知 道 在 加 速 器  可

的 检 测 器 内 每 一 秒 钟 要 发 生 250 万 次 的 碰 撞 以  后 就 不 会 这 样 想 了 。每 1 亿 次 只 有 一 次 会 产 生    0 要 寻 找 的 希 格 斯 粒 子 的机 遇 。  

25 ・    

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现 懈 

在 过 去 的 1 0 多 年 里 物 理 学 家 经 过 了 漫 长    0

的 一 段 路 程 才 决 定 了 宇 宙 万 物 的 组 成 。 首 选 他  着 一 个 希 格 斯 场 , 这 就 和 在 宇 宙 最 遥 远 的 地 方  有 希 格 斯场 一 样 。   希 格 斯 场 给 一 些 粒 子 旋 加 的 引 力 比 给 另 一 

们 决 定 了 原 子 是 我 们 周 围 一 切 物 质 的 基 本 组 成  成 分 , 再 后 来 , 他 们 开 始 将 原 子 分 成 及 小 的 微 

粒 。 先 是 电 子 , 上 个 世 纪 的 转 折 之 交 。 美 国 的  在 JJ O O汤 姆 森 实 验 定 发 现 了 它 。 以 后 的 几 十 年 里  又 发 现 了 质 子 和 中 子 。 这 三 种 粒 子 以 各 种 各 样 

些 粒 子 大 。 粒 子 受 到 希 格 斯 场 的 影 响 越 大 , 么  那 它 具 有 的 重 量 或 质 量 就 越 大 。希 尔把 希 格 斯 场 

比作 海 洋 , 洋 的 水 流 使 一 些 生 物 的运 动 吃 力 , 大   而 使 另 一 些 则 不 吃 力 。 解 释 说 :“ 如 , 看 见  他 例 你

的形 式 结 合 起 来 ,组 成 元 素 周 期 表 中 的 1     8种  1

元素。  

水 母 运 动 有 点 慢 , 这 正 像 已 知 质 量 最 大 的 粒 子 

顶 夸 克 粒 子 类 似 。 ”而 相 比 之 下 , 常 轻 的 粒 子  非

但 是 更 深 入 的 研 究 表 明 ,物 质 的 结 构 比质  子 , 子 和 电 子 本 身 产 生 的结 构 还 要 复 杂 得 多 。 中   1    年 , O ・ 伦 斯 建 造 起 了 第 一 个 回 旋 粒     29 9 E・ 劳 子 加 速 器 , 周 长 仅 为 5 英 寸 。劳 伦 斯 对 他 的 新   其 工 具 感 到 格 外 高 兴 ,开 始 用 它 探 讨 亚 原 子 领 域  内 的广 泛 的 未 知领 域 。科 学 家 很 快 发 现 了新 粒  子 , 中一 些 粒 子 与 电子 有 关 , 其 如  介 子 , 有  还 像 夸 克 粒 子 ,后 来 发 现 是 质 子 和 中 子 的 组 成 部   分 。 这 些 新 粒 子 触 发 了 世 界 范 围 的 寻 找 新 粒 子  的热 潮 。物理 学 家 开 始 建 造 起 更 大 的加 速 器 , 从 

而 可 不 断 地 更 加 深 入 地 探 讨 亚 原 子 领 域 。 费 米 

电 子 就 像 “ 条 能 四 处 窜 动 的 小 鱼 ”。 伦 敦 大 学  一 学 院 的 物 理 学 家 戴 维 ・ 勒 将 希 格 斯 场 打 了 一  米 个 比 喻 : 名 人 士 。 比 如 一 个 宴 会 上 , 母 玛 丽  著 圣

亚 也 来 了 , 于 一 群 崇 拜 者 围 着 她 , 很 难 自 由  由 她 活 动 。 圣 母 就 相 当 于 重 粒 子 , 格 斯 场 使 得 她 行  希

动 起 来 非 常 缓 慢 , 而 其 他 参 加 宴 会 的 人 就 像 轻 

粒 子 — — 如 果 没 有 追 逐 采 访 的 摄 影 记 者 尾 随 阻 

拦 , 么她 就 能径 直 走 到 餐 桌 前 。 那   科 学 家 要 找 到 希 格 斯 玻 色 子 , 选 必 须 将 它  首

从 希 格 斯 场 中分 离 出来 。正 像 云 只 有 条 件 合 适 

才 能 形 成 雨 滴 一 样 , 希 格 斯 玻 色 子 只 有 具 有 足 

够 的 能 量 时 , 才 能 从 希 格 斯 场 中 分 离 出来 。 这  它

实 验 室 和 位 于 日 内 瓦 近 郊 的 欧 洲 原 子 核 研 究 组 

织 作 为 两 个 重 要 的机 构 , 断 地 有 新 粒 子 发 现 。 不  

就 是 为 何 粒 子 加 速 器 要 将 质 子 与 反 质 子 加 速 到  这 种 不 可 想 像 的 速 度 : 在 狭 小 的 空 间 积 累 起 尽 

可 能 多 的能 量 。   每 当 质 子 和 反 质 子 在 加 速 器 里 碰 撞 时—— 

最 终 , 物 理 学 家 提 出 了 一 个 理 论 , 叫 作 标 准 模  型 。这 理 论 今 天 还 在 使 用 。 准 模 型 列 出 了 宇 宙  标

中 新 有 的

基 本 粒 子 ,并 说 明 了 主 导 它 们 相 互 作 

用 的 定 律 。 标 准 模 型 是 由 世 界 上 数 千 万 名 尖 端  科 学 家 , 经 百 年 的 努 力 才 取 得 的 成 就 。它 将 宇  历

宙 的 基 本 组 成 简 化 为 基 本 上 可 以 写 到 T恤 衫 上  的一 套法 则 。  

请 记 住 , 种 碰 撞 以 250 万 次 / 这 S的 惊 人 速 度 发  生 — — 这 些 爆 炸 要 被 Te a  n 的 名 叫 cDF 与  v to r DO 的 两 上 探 测 器 俘 获 。两 个 检 测 器 内 的 电 子 传   感 器 通 过 初 级 筛 分 , 后 抛 弃 许 多 次 碰 撞 , 只  最 而 选 择 最 有 价值 的 碰撞 随后 进 行 分 析 。   CF 小 组 的 组 长 弗 朗 哥 ・ 德 斯 希 采 用 只  D 比 有 粒 子 物 理 学 家 才 使 用 的 轻 描 淡 写 的 技 巧 简 单 

地 用 “ ”说 明 了 他 们 项 目 。事 实 是 发 现 、 别 、 大 识  

但 是 还有 意想 不 到 的 复 杂 情 况 : 准 模 型预  标

测 出有 希格 斯 玻 色 子 。如 果 没 有 希格 斯 玻 色 子 。   则 宇 宙 中 的 万 物 就 没 有 重 量 ,就 没 有 恒 星 ,   行

星 , 没 有 人 。 因 为 一 切 东 西 都 会 以 光 速 在 宇 宙  也 中 穿 行 。 希 尔 解 释 说 :“ 宙 中 的 一 切 东 西 者 从   宇 希 格 斯 粒 子 中 获 得 质 量 。”据 欧 洲 原 子 核 研 究 组   织 的 实 验 发 言 人 彼 得 ・ 尼 说 。 物 理 学 家 需 要 希  詹 格 斯 粒 子 来 解 释 对 于 平 常 人 来 说 好 象 是 显 而 易  见 的东 西 : 质 有 质 量 。 物  

可 是 找 到 希 格 斯 玻 色 子 一 直 是 个 难 题 。 格  希

找 到 每 次 碰 撞 产 生 的新 粒 子 的 工作 ,简 直 就像 

追 踪着 熟 透 了的西 红柿 的 卡车 以 5 英 里 /h   0  

的 速 度 前 进 愤 溅 出 来 的 果 浆 一 样 , 常 困 难 。 这  非 工 作 复 杂 刺 手 , 几 年 的 时 间 里 , 杂 的 计 算 机  在 复 程 序 要 比 较 , 照 几 十 亿 次 的 碰 撞 , 数 据 中 寻  对 在 找异常的动向。   如 果 科 学 家 真 捕 获 到 希 格斯 玻 色 子 , 们 会  他

看 到 什 么 呢 ?像 这 行 业 中 的每 样 东西 一 样 , 不  它

斯 粒 子 不 象 它 的 许 多 基 本 的 同 族 一 样 ,通 常 不 

以 明 显 的 粒 子 出 现 。相 反 , 通 常 采 取 以 太 场 的  它 形 式 — — 一 种 弥 漫 于 整 个 宇 宙 空 间 的 , 不 见 的  看

那 么 明 确 。碰 撞 本 身 在 计 算 机 屏 幕 上 能 够 看 得  见 ,每 次 碰 撞 都 能 转 变 成 从 中 心 点 向 外 射 出 来 

26 ・  

气 体 。 然 而 现 在 在 你 的 脸 和 这 页 书 之 间 就 存 在 

 

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目前 , 国 科 学 家 正 在 将 用 于 飞 机 的 空 气 动  美 力 学 概 念 与 控 制 技 术 应 用 于 卡 车 上 , 这 将 会 减 

少 卡 车 的燃 油 消耗 并 改 善 卡 车 的控 制 系 统 。   在 美 国 能 源 部 和 美 国 卡 车 运 输 协 会 的 支 持 

少 5   甚 至 更 多 的 空 气 阻 力 。 对 于 卡 车 的 拖  0%

车 , 少阻力 3 减   意 味 着 可 以 节 省 大 约 1 % 的  5%   2 燃 油 消耗 量 。如 果 应 用 于 全美 国 的 车辆 , 年将  每 会 节 省 大 约 1 亿加 仑 的燃 油 。   2   除 了 节 省 燃 油 以 外 , 在 GTRI 风 洞 中 进   正 的 行 开 发 和 评 估 的 循 环 控 制 系 统 还 能 够 改 善 拖 车 

下 , 恩 格 尔 正 在 将 用 于 飞 机 上 的 空 气 动 力 学 概 

念和 “ 环 控 制 ” 飞 行 系 统 应 用 到 1 轮 卡 车  循   8

上 , 试 验 目 的 包 括 减 少 燃 油 消 耗 和 使 司 机 在 不 

的 方 向 控 制 , 加 牵 引 力 并 能 增 强 制 动 性 。这 种  增

jj  

利 的 条 件 下 得 以 较 

好 地 控 制 

卡车。 j    

、  

。  j  

空 气 动 力 系 统 也  能 对 拖 

j 车 产 

生 提 

升 力 ,可 

以 有 效 地 减 轻 其 重 

总 工 程 师 恩 格 尔 说 : 我 们 正 在 将 这 些 在 流 线 型  ”

量 。 那 样 会 减 小 轮 胎 的 滚 动 摩 擦 力 , 小 轮 胎 的  减 磨损并能节省燃油。  

这 种 气 动 系统 是 通 过 向 位 于 拖 车 不 同 部 位 

轿 车上 显 示 出效 果 的 、经 过 飞 行 证 明 的航 空 技 

术 应 用 到 卡 车 上 。当 前 的 卡 车 (主 要 是 其 后 面 的  拖 车 )尚 不 是 流 线 型 的 , 以 , 管 采 用 什 么 减  所 不

上 的 槽 内吹 压 缩 空 气 来 工 作 的 。如 果 在 拖 车顶  部 弯 曲 的 表 面 上 吹 出 平 滑 的 气 流 ,就 会 减 少 拖  

车 的 阻 力 ,并 且 使 整 个 拖 车 像 个 翅 膀 一 样 会 减   少轮胎所承受重量的 1   5% 的 阻 力 。 如 果 从 位 于 

少 阻力 的措施 都 会 有 助 于节 省 燃 油 。”   恩 格 尔 希 望 这 项 与 橡 树 岭 国 家 试 验 室 合 作  的 工 作 能 至 少 减 少 35% 的 空 气 阻 力 ,也 许 会 减   

的 一 团 乱 线 一 样 的 图 像 , 但 是 希 格 斯 粒 子 不 会 

在 这 些 碰 撞 的 底 片 上 显 露 出 来 。 因 为 差 不 多 刚 

后选 择 了关 机 。   最早 也要 到 2 006 年 才 能 使 用 的 欧 洲 原 子 

要 出 现 , 它 就 挥 发 成 一 对 名 叫 底 夸 克 的 奇 异 粒  子 。对 于 寻 找 这 粒 子 的 人 更 不 幸 的 是 , 夸 克 粒   底 子 也 能 用 其 他一 些 方 法 产 生 。然而 幸 运 的是 ,

希  格斯粒 子产生的底夸克粒 子有一个能 级 , 此 , 因   物 理 学 家 的 计 算 机 程 序 经 过 约 5亿 次 碰 撞 的残  片进 行 筛 选 后 ,就 找 到 一 群 带 有 可 辨 认 的希 格  斯 能 量 特 征 谱 的 底 夸 克 粒 子 。 这 时 就 出 现 了 能 

发现 的踪 迹 。   希 格 斯 粒 子 的 研 究 人 员 不 只 要 迂 到 深 奥 的 

核 研 究 组 织 的 大 型 强 子 碰 撞 机 的 功 率 。是 费 米 

实 验 室 的 Te a 1 n加 速 器 的 7 倍 , 秒 钟 能 发  v to " 每

生 碰 撞 次 数 比 Te a 1 n 多 1 v to " 00 倍 , 确 实 前 进  了一 大 步 。  

但 是无 论 2 006 年 前 费 米 实 验 室 捕 获 到 希  

格 斯 粒 子 ,还 是 过 后 欧 洲 原 子 核 研 究 组 织 捕 获  到 , 质 的 问题 是 : 报 是 什 么 ?期 望 希 格 斯 粒  实 回 子 不 只 阐明 质 量 , 要说 明 更 多 的 东西 。物 理学  还

家 希 望 它 指 出 21世 纪 整 个 物 理 学 的 新 基 础 ,   其  次还希 望 它会 真正扩 大标 准 模 型的适 应 范 围。  

总 之 , 没 有 一 个 人 能 想 到 2 年 后 物 理 学 会 是  还 0 啥样 。  

物 理 定 律 的 反 驳 , 们 之 间 还 要 互 相 争 吵 。 去 年  他

下 半 年 欧 洲 原 子 核 研 究 组 织 的 科 学 家 发 现 了 他 

们 的 粒 子 加 速 器 里 产 生 了 微 弱 的 难 以 捉 摸 的 希 

格 斯 粒 子 的迹 象 , 过 需 要 更 多 的 数 据 来 证 实 。 不  

但 这 也 不 会 阻 止 科 学 家 们 去 探 索 。而 对 于 希  尔 和 许 多 其 他 科 学 家 来 说 , 这 捉 摸 不 定 的 希 格  斯 玻 色 子会 容 纳许 多答 案 。希 尔说 , 格 斯 粒子  希

给 我 们 说 明 的 东 西 很 简 单 :“ 这 里 到 外 空 间 , 从  

然 而 欧 洲 原 子 核 研 究 组 织 因 为 早 已 安 排 好 的 升 

级 工 作 , 关 闭 加 速 器 。 这 时 进 退 两 难 : 机 意  要 开 味 着 要 延 迟 该 组 织 计 划 好 的 新 加 速 器 即 大 型 强  子 碰 撞 机 的建 设 工 作 ,而 关 机 则 意 味 着 将 机 会  交 给 费 米 实 验 室 。欧 洲 原 子 核 研 究 组 织 主 席 最 

物理学定律是什么。”  

27 ・    

范文八:希格斯玻色子的问题 投稿:萧僼僽

使物质具有质量或能量的希格斯玻(波)色子并不存在

2010年3月31日看到建于瑞士和法国交界地区地下100米深处、总长大约27公里的环形隧道内的大型强子对撞机30日启动总能量高达7万亿电子伏特的质子流对撞,成功刷新了质子流对撞最高能级纪录,首次达到设计目的的报道。

报道说,对撞机旨在借助总能量达7万亿电子伏特的质子流对撞模拟宇宙大爆炸后最初状态,以便对宇宙起源和各种基本粒子特性展开深入研究,包括“寻找”希格斯波色子以及研究暗物质与暗能量。按照粒子物理学标准模型预言,希格斯波色子是物理学家从理论上推断出的一种基本粒子,是物质的能量之源。研究人员希望借助对撞试验发现希格斯波色子的“真面目”,证实这种粒子的存在。欧洲核子研究中心科学家德斯皮奥那?哈齐弗蒂亚杜说,希格斯波色子将为探寻生命起源提供线索。

在以往的报道中,不少人说希格斯玻色子是“使物质具有质量的粒子”,是物质粒子结构中“失落的一环”,是“上帝的粒子”。不知这次报道的希格斯波色子是“物质的‘能量之源’”,与以往报道是否有所不同,或者两者指的都是理论推导出的同一种物质粒子?如果是同一种粒子,本人可就此发表一点看法。

不管现在的科学家是怎么想的,本人认为,能够“使物质具有质量的粒子”,或“物质的能量之源”,“上帝的粒子”,即所谓的希格斯玻(波)色子,宇宙中根本就不存在。导出这种粒子存在的理论本身就存在着自然科学幼稚病。

爱因斯坦相对论包括了自然辩证法,讲的就是物质的相对性,并由此导出了相对质能公式E=mC^2。

本人在10年前提出了绝对质能体系与相对质能体系同时存在的理论。说的是宇宙中不仅存在相对性物质,还存在绝对性物质。相对性物质就是人们常说的可视、可触、可感受的物质,绝对性物质就是指一般情况下人们不可感受的基础性物质,也就是所谓的“暗物质”。暗物质实际上是宇宙物质的主体。

根据相对质能体系的基础数据,相对质量比相对能量等于二比一的比值和绝对质能单位磁单极子(N=S=0.5Mev=0.5mˇe)一定存在的基本思路,构设出一种光子悖∟S),三种中微子恚∟N、SS、NS)和四种电子e(NNS、SSN、NNN、SSS)的基本结构,并以电子为基本单位构设出与传统的夸克模型相一致的质子和中子的三棱柱体形的电子团结构模型,研究了绝对质能体系与相对质能体系的关系。根据如上构设和绝对质能理论以及相对质能体系的相对辨证关系,就一定能够说明席格斯玻(波)色子并不存在,而所谓的“暗物质”则无处不在。

一、绝对质能体系与相对质能体系的差别

在相对质能体系中,E=mC^2,电子e的质量me=1mˇe,能量Ee=0.5Mev ,二者比例为2:

1。n与p的质量与能量比同样为2:1。因此,电子e是相对质能体系中最小、最轻、最简

单的三元三维三极基本粒子,但它已具备了所有宏观物质的所有相对质能属性,三个磁单极子结构的构设完全符合相对质能体系相对质量与相对能量之比为2:1的要求。在电子e中,构成相对能量的部分为贝壳里的未配对的一元一维一极点状珠形的磁单极子,构成相对质量的部分为已经配对的一对磁单极子形成的贝壳形的怼M獠颗涠缘拇诺ゼ有纬傻闹形⒆禹具有绝对静止属性,内部未配对的珠形磁单极子N或S具有绝对运动属性。具有绝对运动属性的磁单极子在具有绝对静止属性的中微子砟诓坎欢显硕秸叩南嗷プ饔茫拐龅缱恿W哟τ谙喽灾誓茏刺<凑隽W蛹缺硐窒喽灾柿坑直硐窒喽阅芰浚缺硐窒喽栽硕直硐窒喽跃仓梗缺硐至W有杂直硐植ǘ浴R虼丝梢运担谙喽灾誓芴逑抵校仓沟奈镏使钩上喽灾柿浚硕奈镏使钩上喽阅芰俊U庖唤崧劭梢猿莆喽灾誓芏ɡ怼T诰灾誓芴逑抵校琫由三个磁单极子构成,其绝对质量为3MˇG,或 1.5mˇe,其中有0.5mˇe为隐含质量;电子的相对能量只有0.5Mev,而绝对能量为3EˇG或1.5Mev。因此,相对质能体系的建立只发现了物质三分之一的绝对能量,也就是最简单的三元三维三极粒子e所表现的0.5Mev相对能量;还有三分之二的物质能量需要绝对质能体系来说明与开发。假如电子e的三极燃烧的能量都开发出来,那才是真正的电子炉。根据“静止的物质构成相对质量,运动的物质构成相对能量”这一相对质能定理,中微子砗凸庾鱼完全有资格具有相对质量,其相对质量完全可以定义为1mˇe,与绝对质量相同,只是因为不含相对能量,相对质量的资格被相对质能体系的规则失效给抹杀了。因而在相对质能体系中碛脬的相对质量只能定义为O。

二、绝对质能的计算方法及绝对质能与相对质能的关系

在绝对质能体系中,任何粒子都是绝对质能的统一体,绝对质量就等于绝对能量,或者说质量就等于能量。这一结论可称为绝对质能定理。绝对质量与绝对能量的计算采用绝对质能单位EˇG和MˇG,也可采用相对质能单位Mev和mˇe。在绝对质能体系中,粒子的质量与能量完全处于对等地位,每一个磁单极子N或S都是绝对质能的统一体,绝对质量(MˇG)就等于绝对能量(Eˇ绝对),用公式表示,即

Eˇ绝对=K?MˇG (MˇG=1,2,3,......,G=N或S)

这一公式是以一元一维一极粒子为依据的,可称为绝对质能关系式,它不仅适用于电子e,也适用于n、p等其它粒子。K为转换系数,K=1EˇG/MˇG=0.5Mev/MˇG。这个K值可称为质能量子化常数,也可称为绝对质能常数。

如果采用相对质能单位,上述公式可写成:

Eˇ绝对=0.5MˇG ( MˇG=1 , 2 , 3...... )

在相对质能体系中,对于三元三维三极粒子,绝对质量MˇG与相对能量E之间的关系可用下式表示:

E=0.5/3?MˇG=1/6?MˇG ( MˇG=3 , 6 , 9...... )

绝对能量E绝对与相对能量E之间的关系可用下式表示:

Eˇ绝对=3E

相对质量m与绝对质量MˇG的关系可用下式表示:

MˇG=1.5m

由绝对能量 E绝对与相对能量E之间的关系式E绝对=3E可导出绝对能量与相对质量m之间的关系为:

Eˇ绝对=3E=3mC?2

这一关系式完全是以三元三维三极粒子结构为依据的,因而它们适于所有三元三维三极粒子。这一关系式可称为绝对相对质能互换公式,它从根本上道出了绝对质能体系与相对质能体系之间的关系奥妙,原来宏观物质的绝对能量不是mC?2,而是3mC?2。相对能量只有绝对能量的三分之一。这实质上是自然物质与人类开的一个小小的玩笑,似乎有意不让人们认识它,以致假象蒙骗了许多正直的人们,使其长期以来都在迷雾中摸索。按照相对质能体系的规则,没有质量就不能视其为有内禀能量,如有质量,必有能量。由于相对质能体系是建立在三元三维三极粒子的相对质能属性之上的理论,不是建立在一元一维一极粒子的绝对质能属性之上的理论,计算质量与能量时往往不计算隐含质量与隐含能量,因而造成二元二维二极粒子质量与能量的缺失,造成了自我规则的失效,以致导致了宇宙有奇点的不合理结论。

在绝对质能体系中,物质的质量不能为零。在相对质能体系中,物质的质量也不应该出现零。无论什么物质都是质量与能量的统一体。只有物质转化为连续的能量,才能离开具体的物质。但连续能量也是靠物质传递与携带的。宇宙间的电磁辐射,热辐射等都是连续能量。它们都是依靠恪㈨、e等粒子传递的。

绝对质能体系的建立,不仅解决了长期困扰人们的宇宙暗物质问题,也为解决物质粒子的终极结构问题铺平了道路,又明确地阐释了相对质能体系失效的原因。 绝对质能体系的建立有着坚实的理论基础与有力的事实证据,预言了宇宙间只有一种光子、三种中微子、四种电子等,除了四种电子的存在还需要近一步加以证实之外,其余结果均与试验结果一致,说明这一理论是非常成功的。

绝对质能体系的建立,不仅将绝对质能体系中的光子、中微子和相对质能体系中的电子联系起来,更重要的是,通过电子e这座桥梁,将绝对质能体系的光子、中微子与相对质能体系的宏观物质联系在一起,说明了一切宏观物质,都是由绝对质能体系的最微观

基本粒子磁单极子、中微子、光子和相对质能体系最微观的电子构成的。而磁单极子、光子、中微子本身就是绝对质能的统一体,具有绝对质量和绝对能量,它们充斥着整个宇宙,其绝对质量和绝对能量即使用由它们构成的宏观物质的质量和能量来衡量,也肯定是无比巨大的。这就是人们冥思苦想所要搜寻的所谓的“暗物质”。同时,证明了在自然界中,除了绝对质能的统一体之外,人们想象的单独的能够使所有微观物质和宏观物质具有质量或能量的所谓“上帝的粒子”,即希格斯玻(波)色子并不存在,导致“上帝的粒子”、物质结构“失落的一环”存在的根本原因是早年的科学家们还没有从自然哲学的理论高度去充分认识物质的根本属性—绝对质能属性与相对质能属性—只有在相对质能体系中,物质粒子一部分表现绝对静止属性,一部分表现绝对运动属性,才能使物质的整个粒子表现出相对质量与相对能量,才能用直接的试验的方法检测到物质粒子的相对质量与相对能量,而绝对质量与绝对能量的只能用间接的实验检测方法进行检测。 上述观点在我的博客中有明确的表述,这里只是进行了相对集中,有兴趣的朋友可以一瞅。

范文九:上帝粒子”希格斯玻色子六问它为何如此重要? 投稿:袁昙昚

位于瑞士和法国边境的大型强子对撞机(LHC)设备,它是全世界最强大的粒子加速器设备

  北京时间7月4日消息,据国外媒体报道,欧洲粒子物理研究所的科学家近日表示,他们已经接近发现希格斯-玻色子。研究人员们已经捕捉到一些线索,目前的工作就是做进一步的努力去最终确定这一发现。那么究竟什么是希格斯-玻色子?它又为何如此重要?以下是一些常见问题的解答。

  什么是希格斯-玻色子?

  希格斯粒子是一种亚原子粒子,也就是说,理论上认为它应当是构成宇宙的最基本组成部件之一。但是它仍然有待实验观测证实。科学家们提出的物理学标准模型预言了这种粒子的存在,其作用是解释为何其它粒子会拥有质量。根据这一理论,在宇宙大爆炸之后,一种看不见的力,即希格斯场和与之相对应的粒子——希格斯-玻色子一同形成。正是这个场赋予其它基本粒子以质量的属性。

  为何这一粒子如此重要?

  希格斯场赋予整个宇宙中其它粒子以质量的方式可以用游泳者在水池中受到的水的阻力来做比喻。如果粒子没有质量,它们便可以在宇宙中以光速前进,因为质量的本质便是对物体改变其速度的制约性。

  这种粒子最早是什么时候被提出来的?

  有关这一粒子的理论最早是在1964年由6位物理学家共同提出来的,其中就包括英国爱丁堡的皮特?希格斯(Peter Higgs)教授。他们当时提出这一粒子的目的就是为了解释质量的起源。

  理论上,这一粒子的存在将正好补全描述整个宇宙如何运行的物理学标准模型的缺陷,因此它便显得尤其重要。但是和其它构成宇宙基础构建的基本粒子不同,希格斯粒子至今仍然隐匿无踪,没有能在实验中被观察到。

  如何对其进行搜寻?

  欧洲核子中心的大型强子对撞机(LHC)是人类有史以来建造的最强大的粒子加速器,它的工作原理是将两束质子流以接近光速的速度迎头相撞,在此过程中得到其它粒子。

  在1989年至2000年之间,科学家们也曾使用同样位于欧洲核子中心的另一台加速器LEP进行搜寻工作,而在今年年初由于经费不足被关停之前,美国的Tevatron加速器也进行过对这一神秘粒子的搜寻工作。物理学家们表示,目前所收集的数据仍处于分析阶段,或许它们最终将会对搜寻玻色子产生有益的影响。

  那么科学家们如何能知道自己究竟是否发现了这样的粒子呢?

  如果在LHC加速器中进行的数以十亿计的对撞实验中真的产生了希格斯-玻色子,根据预测,它应当是不稳定的,会迅速衰变为更加稳定,质量更小的粒子。物理学家们需要对这些衰变产物进行分析,并且通过分析来推断这种被称为“上帝粒子”的神秘粒子是否存在。

  在分析过程中,希格斯粒子是否存在会从数据图形的峰值中体现出来。然而即便科学家们发现了这样的峰值,他们也不能就此宣布发现了希格斯粒子,只有当他们确认这一信号是统计误差的概率低于100万分之一时才能比较有把握的宣布发现结果。

  如果最终发现,或者没有发现这样的粒子存在,意味着什么?

  如果希格斯粒子最终被证实完全符合理论预期,那么这样可能会让物理学家们有一点点失望,因为他们原本指望此次在LHC的实验将会拓展人类对于宇宙的认识。但是从另一方面来讲,如果实验确认这样的粒子实际上并不存在,那么现有的标准模型将需要彻底改写,而我们对于宇宙的认识也将发生革命性的改变。

  (来源:中国江苏网)

范文十:希格斯玻色子:粒子物理学中的“上帝” 投稿:陶耐耑

希格斯玻色子:粒子物理学中的“上帝”

有科学家说,如果真能找到希格斯玻色子存在的直接证据,有关发现将获得诺贝尔奖。那么,这个被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子到底是什么,寻找它究竟意义何在?

要解释希格斯玻色子,首先要从粒子物理学的标准模型说起。

自然界中物体之间的相互作用力可以划分为4种,即引力(重力)、电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。爱因斯坦的相对论解决了重力问题之后,理论物理学家开始尝试建立统一的模型,以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子,这就是标准模型。该模型把基本粒子分为夸克、轻子和玻色子3大类,预言了62种基本粒子的存在。随着实验物理学家把加速器越造越大,标准模型预言的未知粒子全都在实验中现身,只有最重要的希格斯玻色子仍然“在逃”。

希格斯玻色子被认为是整个标准模型的基石。在它被预言之前,标准模型有一个致命缺陷——它所演绎出的世界里没有质量。直到1964年,英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在,并假设希格斯玻色子是物质的质量之源,标准模型才得以自圆其说。正因为其重要性,希格斯玻色子又被称作“上帝粒子”。

根据希格斯的理论,希格斯玻色子是其他粒子形成质量的基础。它们在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。尔后所有的粒子在除引力外的另3种力的框架中相互作用,统一于“标准模型”之下,构筑成大千世界。

由于希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子,对完善粒子物理学理论“大厦”有重要意义。一旦它被证伪,“标准模型”理论“大厦将倾”。

长期以来,物理学家一直试图揭开希格斯玻色子的“面纱”。大型强子对撞机(LHC),正是物理学家为寻找“上帝粒子”所作的最新尝试。

据说在LHC启动前,霍金曾押过100美元赌注,赌“上帝粒子”无法找到。不过,霍金的话未必靠谱。他曾经跟物理学家基普·索恩“豪赌”过3回——第一回,赌天鹅座 X-1 双星是否包含黑洞;第二回,赌宇宙中有没有裸奇点;第三回,赌的则是黑洞会不会彻底抹杀信息。霍金的最终战绩是0胜3负,几乎与球王贝利预测世界杯冠军的战绩不相上下!

如今,接连的新发现,很可能让霍金再输一场。

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