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標  題: [新聞] 上帝粒子或發現將顛覆現有物理學體系
發信站: 批踢踢實業 (2012/07/04 Wed 21:33:52)

上帝粒子或發現將顛覆現有物理學體系 http://goo.gl/1SDLj

　　新浪科技訊 香港時間7月4日消息，據國外媒體報導，歐洲粒子物理研究所大型強子
對撞機項目物理學家近日聲稱，他們已經在實驗中發現了傳說中的「上帝粒子」希格斯-
玻色子的蹤跡。物理學家認為，這一重大發現很有可能會顛覆當前物理學家的看法。
　　如果這一在物理學博客中所盛傳的說法如實的話，那麼近二十年來物理學最重要的時
刻即將在幾天後來臨。科學家苦苦尋找了多年的希格斯-玻色子的存在證據有可能在7月4
日被正式宣佈，這一發現將為粒子物理標準模型拼圖放上最關鍵的一塊，數以千計的科學
家為這一輝煌的成就奉獻了自己幾十年的光陰。隨著這一輝煌時刻的來臨，新的問題又出
現了。希格斯-玻色子現在看起來好像有點太過於平凡了，似乎配不上它「上帝粒子」的
稱號。
　　歐洲大型強子對撞機項目物理學家已經做好了準備向世界展現他們捕捉希格斯-玻色
子的最新進展。希格斯-玻色子是一種奇特的粒子，它存在於空間的任何一點，和其他所
有的基本粒子相互作用，並且將自己的質量賦予它們。但是很多物理學家已經做好了失望
的準備。因為科學家們已經對這個粒子的到來翹首渴望了太久，他們以為當他們最終找到
這種粒子的時候，它可以表現出一些意料之外的特性，即使是一些反常甚至不守規矩的性
質。一個完美展現其特性的希格斯-玻色子並沒有給興奮的物理學家太多想像空間，包括
那些理論學者所預想會出現在大型強子對撞機中的一些情況。
　　當前的現狀已經開始讓一些物理學家感到擔憂了，如果接下來的幾年還沒有一些令人
感興趣的研究成果出現的話，那這個領域的研究就會陷入危機了。從20世紀中期開始，粒
子物理學家建立了一套被稱為標準模型的理論，這一套理論對所有的宇宙中的亞原子粒子
都適用。但是這一套理論還遠遠稱不上完美，它還有著相當的缺陷。比如在之前，理論中
的數字都沒得到試驗的檢驗。因此標準模型依然還有很多問題亟待解決。
　　許許多多的競爭者們相繼開始對標準模型進行研究並試圖完善之，但是其中最令人滿
意的莫過於被稱為超對稱性的理論。為了完善標準模型，超對稱性理論假設所有已知的粒
子都有一個更加巨大的超對稱粒子潛伏於亞原子世界中。康奈爾大學理論物理學家恰巴-
薩奇說，「對於粒子物理學家來說，對稱性越強，這個理論越成立。所以絕大多數粒子物
理學家都對超對稱性理論一見鍾情。」
　　但是最具戲劇性的部分是，歐洲大型強子對撞機不僅僅用來尋找希格斯-玻色子，它
同時還用來尋找這些超對稱性的超伴子。但是到目前為止，科學家們一無所獲。而且，一
切跡象表明科學家們應該可以找到重為125千兆電子伏，或者說125倍於質子的希格斯-玻
色子，而且標準模型理確實預測到了這種粒子的存在。這對歷經坎坷的標準模型來說是一
個極好的消息，但是對於它的救星理論、超對稱性理論來說卻不是什麼好消息。
　　超對稱性理論於20世紀60年代被首次提出，而且在粒子物理學的全盛時期，20世紀70
到80年代得到了真正的發展。在那個時期，大型粒子加速器能將亞原子粒子碰撞粉碎後發
現一些新的東西，包括夸克和W及Z玻色子。超對稱性理論得到了長足的發展，但是模型中
所預言的粒子卻遲遲沒有出現。
　　在2010年，歐洲大型強子對撞機運行之前，許多物理學家都對它能夠為超對稱性理論
找到一些新的證據充滿期待。除開一些令人期許的結果，實驗的結果讓科學家的期待又一
次落空。這讓一些科學家開始懷疑，他們所鍾愛的超對稱性理論是不是真的是一個可靠的
理論。
　　大型強子對撞機兩項主要實驗之一研究人員、粒子物理學家托馬索-多里戈說，「它
是一個漂亮的理論，如果它被證明是可靠的理論的話，我會很愛它的。但是到目前為止還
沒有足夠的證據。在過去的20年裡，人們都宣稱，距離超對稱性理論被完全證實不遠了。
」即使在過去的許多年內這些研究都沒有任何結果，但是科學家們依然在為理論中的粒子
不出現而做著各種各樣的解釋與說明。薩奇說，「可是，超對稱性理論的最簡單的版本已
經被推翻了，希格斯-玻色子的出現讓很多科學家開始緊張起來。調整這個理論來解釋為
什麼超伴子始終沒有出現的行為已經讓超對稱性理論的美麗開始凋零。」例如，超對稱性
理論最美的一個方面稱，額外的亞原子粒子會產生完美的暗物質候選者。改變超對稱性可
以擺脫這些潛在的暗物質粒子，並且更大的改變會讓這個理論變得沒那麼有用。
　　薩奇表示，「總有一天我們會好好審視，這個理論到底還是不是我們鍾愛的那一個。
」當然，一切還未結束。大型強子對撞機依舊在進行粒子對撞，而且在接下來的幾年，粒
子對撞工作會在更大的能量強度下進行，也許到時候實驗結果會將超對稱性理論帶向光明
。2013年加速器會被關閉進行檢修，2014年和2015年，對撞機會在其最大容量下進行作業
。
　　許多物理學家都急切地希望看到到底預測中最輕的超對稱粒子也被稱為超對稱性夸克
會不會出現。超對稱性夸克是超對稱性理論的核心部分，它需要用來解釋很多希格斯-玻
色子的性質。如果它不出現，很多物理學家都將會徹底放棄這個理論。
　　薩奇說，「如果在兩年後大型強子對撞機依然沒有帶來任何想要的結果的話，我們最
好換一種思路來看待這個事情了。現在我們就像處於某種危機之下一樣。」
　　雖然目前的情況是看上去挺麻煩，但是這並不會對物理學的發展造成什麼障礙。標準
模型依然存在漏洞，而且我們依然需要一些適用於宇宙中暗物質和能量的理論。有的實驗
結果需要額外的作用力，或者粒子之間新的互相作用，對於希格斯-玻色子來說它本身也
需要更加簡單的形成方式。密西西比大學粒子物理學家拉馬特-拉馬特表示，「然而各種
理論在成為自然的基本模型之前都有自身的問題亟待解決。」
　　到目前為止，超對稱性理論依然領跑，而且大多數物理學家對其依然抱有較為樂觀的
態度。薩奇說，「我比較相信，在發現希格斯-玻色子之後，我們還會在不久的將來發現
更多別的東西。」(彬彬)

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