科學家再次捕獲「上帝粒子」,將給微觀物理學帶來重大轉折

科學家再次捕獲“上帝粒子”,將給微觀物理學帶來重大轉折

在大型強子對撞機工作的物理學家們對著名的希格斯玻色子又有重大的新發現,這一次,他們捕捉到了與物理學上已知的最重的基本粒子之一——夸克罕見相互作用的細節。

這些令人難以置信的罕見邂逅的短暫結合,為物理學家提供了關於質量本質的重要信息,以及物理學是否比現有模型所預測的更多。

歐洲核子研究組織(CERN)的ATLAS和CMS實驗結果證實了希格斯玻色子與頂級夸克之間的結合強度。由於希格斯玻色子對基本粒子的質量負有責任,將硬數據與預測進行比較是值得慶祝的。

儘管我們每天都要處理質量問題——無論是通過引力還是克服慣性來讓我們的身體運動——但要讓你的腦袋繞著它的根本原因轉動是很困難的。

愛因斯坦著名的E = mc ^ 2方程是質量與能量的描述。把基本的粒子粘在一起形成中子和質子需要能量,而這種努力有助於產生原子的重量感。

事情是這樣的:某些基本粒子即使不運動也有質量。那麼它們的質量從何而來?

50年前,一位名叫彼得·希格斯的科學家認為,必須有一個玻色子——與光子一樣的粒子——在一個特殊的區域內與它們相互作用,填補了完成一個物體質量的微小的能量缺失。

幾十年來,這個奇怪的小粒子一直是標準模型謎題中缺失的部分——最後一個被實驗證實的基本粒子。最後,在2012年,關於大型強子對撞機中發現希格斯玻色子的傳聞得到了證實,並據此建立了標準模型。

儘管這很神奇,但這只是我們探索希格斯玻色子的開始。我們仍然需要測量那一小部分的努力,那是導致質量缺失的原因,而夸克的頂部是一個很好的開始。

它們的兄弟姐妹——上下夸克——構成了質子和中子。但是頂級夸克的存在時間不會太長,我們大多數人都無法識別出任何東西,它們會在瞬間衰減。

不過它們非常重。一個電子的質量大約是上夸克的三萬分之一,這表明它與希格斯場有很強的相互作用。

為了發現它們,物理學家需要從兩個不同的對撞機實驗中搜羅數據,以尋找它們所闖入的不穩定粒子的特徵組合,做到這一點非常困難。

兩個實驗的研究人員現在都確信他們有正確的數字來描述希格斯-夸克耦合的強度。測量結果有力地表明,希格斯玻色子在最大誇克質量的巨大價值中起著關鍵作用。

未來幾個月他們將收集更多信息,希望能得到更精確的數據,以提供更多的線索。

在物理學中仍然存在著一些很大的謎團,包括為什麼會有東西存在。任何新事物的跡象都在粒子物理學家的願望清單上。


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