斯玻色子(希格斯玻色子为何被称为上帝粒子?)
斯玻色子(希格斯玻色子为何被称为"上帝粒子"?)
我们先来解释一下这个名词,基本粒子可以分为两大类,其中之一为构成物质的费米子,而玻色子则负责传递费米子之间的相互作用。因此"希格斯"是这种基本粒子的名字,而"玻色子"是指它的粒子类型,就好像"小明同学"这个词一样。
在粒子物理学中,有一个长期令人困扰的问题,那就是同为基本粒子,为什么有的基本粒子有质量(例如电子),而有的却没有(例如光子)。为了解决这个问题,著名物理学家彼得.希格斯(Peter Higgs)在上世纪60年代提出了"希格斯机制"。
举例说明,当一个物体在水中运动的时候,水会给这个物体的运动造成阻碍。同样的道理,当一个基本粒子在空间中运动的时候,也会受到类似的阻碍,而这种阻碍程度的大小体现在宏观世界中,就被称之为"质量"。
(上图为Peter Higgs)
该理论认为,在宇宙中有一种"场"无处不在,即"希格斯场",所有的基本粒子都处于"希格斯场"的"势力范围"内。当一个基本粒子在运动中受到"希格斯场"的阻碍的时候,它就被"希格斯场"赋予了质量,其质量大小与该基本粒子和"希格斯场"产生相互作用的程度相关。
而像光子这一类的基本粒子,它们根本不会与"希格斯场"产生相互作用,所以它们就不具备质量(严格的讲是静止质量),这也就是光子就能够达到宇宙中最快的速度的原因。
"希格斯机制"可以完美的解释基本粒子质量的生成机制,因此物理界的科学家们认为"希格斯机制"极有可能是正确的,但一个理论不管多么完美,都必须用实验来验证,那么应该怎么来做呢?
根据相关理论推测,在极高能量的环境中,"希格斯场"会被激发出一种玻色子,即"希格斯玻色子",如果探测到了这种基本粒子,也就证明了"希格斯场"的存在。这个时候,粒子对撞机就可以派上用场了。
因为"希格斯玻色子"极不稳定,通常都是在它生成的同时,马上就会发生衰变,再加上对撞会产生大量的粒子,而在这其中"希格斯玻色子"的数量极少。所以这是一项非常艰巨的工作,科学家们需要反复的将粒子束进行对撞,并在巨量的实验数据中,找到"希格斯玻色子"存在的蛛丝马迹。
实验的密集程度可以用数据来说明,欧洲核子研究组织(CERN)在进行相关实验时,在其使用的大型强子对撞机(LHC)内,平均每秒都会发生上千万次撞击,而这个实验是全天24小时进行!
值得庆幸的是,经过漫长的实验,科学家们终于找到了传说中的"希格斯玻色子"的证据,2013年,欧洲核子研究组织向世界宣布了这一消息,彼得.希格斯本人也因此获得了2013诺贝尔物理学奖。
我们都知道,正是因为有了质量,基本粒子才会结合成原子、分子,才会有了世间万物,而我们所处的宇宙之所以有条不紊的运行,其根本原因也在于此。可以说没有了"希格斯场",也就没有了我们现在的世间万物!而证实"希格斯场"真实存在的"希格斯玻色子",则当之无愧的被称为"上帝粒子"。
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