希格斯粒子有什么用?

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希格斯玻色子是粒子标准模型中的一种基本粒子,是一种自旋为零的玻色子。根据量子场论,希格斯玻色子是希格斯场的量子激发。基本粒子因与希格斯场发生耦合而产生质量。

大多数人理解物质因希格斯场而获得质量,希格斯玻色子是物质的质量源泉。其实不然,希子只是产生了基本粒子(电子,夸克)的本身质量,而这些粒子的本身质量加起来只是整个原子质量的1%左右,占物质总质量的极小一部分。

那么另外大部分的质量来自于哪里呢?其实质量的本质就是能量。原子的原子核中的质子和中子之间存在着强大的结合能,这种能量来自于一种叫传播子的基本粒子,这种粒子的自旋为整数。传播子在夸克之间会形成强大的粘合力(即四大基本力中的强力),传播子在飞速旋转的夸克之间嗖嗖地不停飞来飞去,夸克被它牢牢地粘合在一起而不能单独存在。这样就形成了原子99%左右的质量。

希格斯场只是形成了粒子本身的位能,希格斯玻色子极不稳定,生成后会立刻衰变。

希格斯玻色子被发现的最重要意义是粒子标准模型因此获得了完美解释,预测理论得到了实验证实,所以希格斯玻色子被称为"上帝粒子″。

然而希格斯玻色子从2013年被正式发现时的轰动效应,到现在已变为了质疑声重重。

近几年,欧洲核子中心的观测数据不断证实完美的自然的粒子模型是不存在的。一些粒子物理学家表示如有更大的粒子对撞机,有可能会撞出比希子更小的粒子。从而在技术上说明粒子模型应该是不完美和不自然的。欧洲核子组织的理论负责人在2017年就发表过论文,委婉的承认人类目前的粒子研究存在问题。而大多数粒子物理学家对他们已作出的明显失败的预测则保持沉默。

其实,大自然中绝对完美的事物是不存在的,任何事物只有在存在偏差的前提下(获得角动量),才会向前发展。就连霍金也曾不希望希格斯玻色子被发现证实,因为他觉得希格斯玻色子如被发现,物理学将会变得毫无趣味。





科学的奥秘


1988年获得诺贝尔奖的美国物理学家里昂.莱德曼有一本科普书籍《上帝粒子:如果宇宙是答案,那么问题是什么?》,这本书引起了大众的浓厚兴趣,社会大众都热切的讨论着这个神秘的存在——上帝粒子。

上帝粒子之所以叫上帝粒子,是因为这种粒子在当今物理学中处于一个非常重要的位置,对人类理解物质的结构极为关键。

上帝粒子其实并不是好称呼,而物理学家们真正感兴趣的其实是一个叫希格斯场的概念。

我们都知道,世界上所有的东西都是由各种不同的元素组成的,我们可以把它想象成搭乐高积木,这些元素又是由中子、质子和电子组成,不过中子和质子并不是最基本粒子,比它们更小的是叫做夸克的粒子,而这些就是影响我们世界万物的基本粒子。

物理学家们尝试用数学公式来解释所有基本粒子相互间的影响,还有它们的运行模式,这个模式就叫做标准模型,但是标准模型并不能解释粒子的质量问题,而为了解释这个问题希格斯等几名科学家提出一个概念叫做希格斯机制(也称作希格斯场),用它来解释基本粒子的质量。

希格斯机制认为,我们所处的空间就和水一样,任何物体在中间运动都会遇到阻力,而我们看不到的粒子也应该是这样,粒子要想获得加速度,就需要获得质量,而这种粒子获得质量的机制叫做希格斯机制。

而希格斯粒子确切的说应该叫做希格斯玻色子(基本粒子分为费米子和玻色子),是伴随着希格斯场的带质量玻色子,是希格斯场的量子激发。假若能证实希子存在,就可以推论希格斯场存在,就好像从观察海面的波浪可以推论出海洋的存在。

不仅如此,希格斯机制也可以被确认为基本无误。在那时期,虽然还没有任何直接证据可以证实希格斯粒子存在,由于希格斯机制所给出的准确预测,物理学者认为,希格斯机制极有可能正确无误。到了1980年代,希格斯粒子的存在与否已成为在粒子物理学里最重要的未解决的物理学问题之一。

2012年7月4日,欧洲核子研究组织宣布,很可能探测到了希格斯玻色子,2013年3月4日,欧洲核子研究组织发布新闻稿证实宣布,确认了被发现得是希格斯玻色子,而希格斯厂的存在也被确认,当年皮特.希格斯因此获得了诺贝尔物理学奖。

希格斯玻色子的发现,可以说是人类对世界基本认识的又一个里程碑,代表着人类对这个世界的认识又向前了一大步,其意义可以说十分重大。

值得一提的是,我国的光子工厂也就是大型环形正负电子对撞机正在紧锣密鼓的筹备中,计划在2035年投入运行,相比日本和欧洲止步于纸面的计划,我国在这一重要领域无疑占据了领先地位,而科学界有一句话“今后20-30年物理学的核心无疑就是希格斯玻色子”,我国的相关研究机构如果先行投入运营无疑对我国物理学领先世界有重要意义。

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