科學家發現疑似上帝粒子 成就堪比新大陸發現
2012-07-06
全球物理界沸騰了。追尋將近半個世紀后，昨日，位于日內瓦的歐洲原子核能中心向全球宣布，找到一種新亞原子粒子，這種粒子與之前預言構成質量的“上帝粒子”、即希格斯玻色子(可簡稱希格斯子)特征“一致”。
若最終確定此次發現的新亞原子粒子就是希格斯玻色子，那么粒子物理學中缺失的重要一環將會填補，支撐現代物理學的奠基性理論標準模型距離將被驗證，萬物質量來源之謎或可解開。
意義
“成就堪比登月”
歐洲原子核能中心(CERN)有著世界上最大的實驗裝置大型強子對撞機(LHC)，其橫跨法國和瑞士，這個長達28年之久，造價達幾十億歐元的龐大地下裝置，最主要的目的是為了尋找被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子。
日內瓦昨日9時，歐洲原子核能中心通過網絡向全球播放其最新進展的研討會。研討會上，兩座各自獨立的實驗室遞交了最新報告，均展示了一種新粒子存在的強有力證據。
CERN主席豪威爾說：“我們有了個"發現"……我們觀測到了一種新粒子，符合希格斯子的條件。不過到底是什么粒子，問題仍待回答。”
現場最重量級的是四個物理學理論家，其中三個人完善了標準模型理論，另一個人彼得·希格斯則創建了這個理論，標準模型中最后一個粒子以他命名。昨天臺下就座的希格斯流下熱淚。
發布會現場，英國物理學會主席彼得·奈特說，此次LHC的成就與發現DNA和登陸月球相當。利物浦大學粒子物理系主任瑟密斯·布考克則稱，對于物理學家來說，這次發現就像哥倫布發現美洲大陸。
展望
是否為希格斯子需確認
“雖然是初步結果，但5標準差和125吉電子伏特的結果讓我們確信，這是一個新粒子，”昨日，實驗室發言人喬·因坎代拉說，“我們確認，它必須是一種玻色子，而且是我們迄今為止發現的最重的玻色子。這一發現意義重大……我們必須極其努力地繼續研究與反復核校。”
在墨爾本觀看了視頻的中科院高能物理研究所院士陳和生則說，希格斯等距離諾貝爾獎不遠了。陳和生表示，目前還需要進一步確定發現的是希格斯玻色子。CERN現在打算全力以赴地在今年之前給出最終答案，明年大型強子對撞機就將進入兩年的大修期。
根據計劃，此次研究的正式結果將在7月底在學術期刊上發表。陳和生表示，屆時，論文作者將是參與了所有兩個實驗項目的科學家，共3000多人，其中，也有六七十人是參與合作的中國科學家。
彼得·希格斯
有關希格斯子的理論最早是在1964年由6位物理學家共同提出來的，其中就包括英國愛丁堡的彼得·希格斯教授。他們當時提出這一粒子的目的就是為了解釋質量的起源。理論上，這一粒子的存在將正好補全描述整個宇宙如何運行的物理學標準模型的缺陷，因此它便顯得尤其重要。
聲音
大家都非常激動。我從學生開始做到現在，都在尋找希格斯子，也從來沒有這么激動的時候。
華人科學家錢劍明
居里夫人發現原子核的時候，人們也不知道后來會有核武器、核發電，還可以用來治病……人類想搞清楚自然界規律，就是一種好奇心，對真理的追求，我們不能要求科學研究一定馬上要有用，但從歷史經驗來看，科學物理學研究的成果會轉變成巨大的生產力。
中科院高能物理研究所院士陳和生
釋疑
如何知道發現了上帝粒子?
如果在LHC加速器中進行的數以十億計的對撞實驗中真的產生了希格斯玻色子，根據預測，它應當是不穩定的，會迅速衰變為更加穩定，質量更小的粒子。物理學家們需要對這些衰變產物進行分析，并且通過分析來推斷這種被稱為“上帝粒子”的神秘粒子是否存在。
新發現為何還需確認?
在分析過程中，希格斯玻色子是否存在會從數據圖形的峰值中體現出來。然而即便科學家們發現了這樣的峰值，他們也不能就此宣布發現了希格斯玻色子，只有當他們確認這一信號是統計誤差的概率低于一定標準時才能比較有把握地宣布發現結果。
歐洲核研究組織在昨日的聲明中說，兩座各自獨立的實驗室都發現了這種亞原子粒子，質量范圍在125至126吉電子伏特之間。兩家實驗室都宣布，數據結果的統計確定性為5西格瑪，或5標準差。
5西格瑪，換算成統計誤差率，大約為0.00006%。在粒子物理學界，若要證實某一發現，數據統計確定性需要達到5標準差;若要作為證據，統計確定性必須達到3標準差。所以現在說是“接近發現”。
若證實并不存在會怎樣?
如果實驗確認這樣的粒子實際上并不存在，那么現有的標準模型將需要徹底改寫，而我們對于宇宙的認識也將發生革命性的改變。
昨日，澳大利亞阿德萊德大學物理學家安東尼·托馬斯說：“在過去40多年里，人們一直在尋找希格斯玻色子。如果不是它，全世界所有理論學家都得絕望地退回到原點。”
歐洲核研究組織物理學家伊夫斯·西羅伊斯說：“發現的那個粒子也許不是希格斯玻色子，而是一種比希格斯玻色子大很多的粒子，那么，它也會打開一扇門，開啟一套比"標準模型"走得更遠的新理論。”
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