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上帝粒子讲座---英国物理学家希格斯

1964年,英国物理学家彼得·希格斯(P.W.Higgs)发表了一篇学术理论文章,提出一种粒子场的存在,预言一种能吸引其他粒子进而产生质量的玻色子的存在。他认为,这种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,其他粒子在这种粒子形成的场中游弋并产生惯性,进而形成质量,构筑成大千世界。2012年7月4日,当欧洲核研究组织宣布发现一种与“上帝粒子”“一致”的亚原子粒子时[2]  ,希格斯说,“难以置信”。

这种理论中的粒子后来被别人以“希格斯”的名称命名,外号“god partical",意思是取代上帝创世的粒子。

当其他粒子相继被发现时,48年来,“上帝粒子”始终遁形。

希格斯提出了希格斯机制。在此机制中,希格斯场引起电弱相互作用的对称性自发破缺,并将质量赋予规范玻色子和费米子。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。欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(Large Hadron Collider,简称LHC)将有机会发现希格斯粒子。 

希格斯玻色子被认为是物质的质量之源,“上帝粒子”是1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼对希格斯玻色子的别称。这种粒子是物理学家们从理论上假定存在的一种基本粒子,现已成为整个粒子物理学界研究的中心,莱德曼更形象地将其称为“指挥着宇宙交响曲的粒子”。

在电弱统一理论从建立到获得成功,其中一个关键的因素就是对称性自发破缺推测出来的希格斯玻色子,用它来解释电弱统一理论中的W+、W-、Z0玻色子非零质量的获得机制。到如今,电弱统一理论已经获得了诺贝尔奖从而得到大家普遍的承认,而作为电弱统一理论基础的希格斯玻色子(h0)仍然没有在大家的视野中揭开它神秘的面纱,这个难题一直以来都困扰着所有从事基本粒子研究的爱好者们。虽说到现为止还没有人发现它的踪迹,但很多实验表明了电弱统一理论是完全正确的,这使得人们相信它必然存在,发现它只是时间的问题。科学是一门以事实说话的学问,不是大家想当然的就能解决的问题。因此找到一种合乎自然辩证逻辑的理论是解释现象的关键。 

英国物理学家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,它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场中,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。之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。标准模型预言了62种基本粒子的存在,60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,除了引力子。

 


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2017年10月31日

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