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中科大参与发现上帝粒子 难度如沙堆淘一粒沙

来源:市场星报2012年7月12日【评论0条】字号:T|T

 

探测器捕抓的一次质子团对撞瞬间的复原图探测器捕抓的一次质子团对撞瞬间的复原图

2008年,著名物理学家斯蒂芬·霍金押下100美元的赌注,赌“上帝粒子”无法找到。可让霍金“失望”的是,7月4日,欧洲核子中心正式宣布“找到了上帝粒子”。其中,中国科学技术大学等国内五家单位参与了探测器制造、科学研究及数据分析等工作。昨日,记者联系上中科大ATLAS(欧洲核子中心大型强子对撞机上的四个大型探测器之一)组负责人赵政国教授、近代物理系韩良教授,对“上帝粒子”进行了“深度解剖”。

  15年研究:中科大或成“正果”

  在粒子物理学界,“标准模型”被认为是最成功的物理模型,它预言的几十种粒子都已被发现,但理论预言能给物质世界带来质量、自旋为零的“上帝粒子”一直未找到。

  7月4日,欧洲核子中心正式宣布,大型强子对撞机观测到质量为126GeV(十亿电子伏特)的新粒子。该粒子很可能就是被称为“上帝粒子”的希格斯粒子。

  这一重大发现是大型强子对撞机上,ATLAS和CMS两大国际合作实验组数千名物理学家合作的成果。中科院高能物理研究所、中国科学技术大学等国内五家单位参与了探测器制造、科学研究及数据分析等。

  “中国科大ATLAS组由7名教师和12名研究生组成。早在1997年,该校就参加了ATLAS研制,成为中国ATLAS重大国际合作的发起单位。”赵政国教授介绍,中国科大直接参加了ATLAS实验“上帝粒子”的寻找与探测,科大组的工作对确定光子探测效率起到了重要作用。

  发现意义:解释“大爆炸”理论重要一环

  “上帝粒子”有何能耐,可以“配得上”这么牛的名字?它的发现,到底可以证明什么?昨日下午,记者就这些疑问采访了中科大近代物理系教授韩良。

  “数十年来,国际上使用一座庞大的地下实验室进行质子对撞实验。质子以光速对撞会生成亚原子,科学家就在繁多的亚原子残骸中寻找希格斯玻色子的信号。由于质子质量不同,所形成的亚原子信号各不相同,数以万亿计,因此,寻找希格斯玻色子的任务艰巨而具有‘运气成分’。”韩良教授告诉记者,由于希格斯玻色子能量巨大、到处存在却难以追寻,因此被称作是“上帝粒子”。过去40余年,数万名物理学家和数以十亿美元计的资金投入研究,用以寻找“上帝粒子”,逐步缩小搜寻范围,直至4日出现突破性成果。

  据悉,找到它,万物质量来源之谜或可解开,粒子物理学中缺失的重要一环才能被填补。进而才能解释得通“宇宙大爆炸”理论。如若不然,人类的宇宙观就需要推倒重建了。

  寻找难度:如同沙堆里淘一粒金沙

  把希格斯理论解释给外行人听,不是一件容易的事。据说,1993年,英国官方向科学家们发起挑战,让他们用一页纸的篇幅向政府解释到底什么是“希格斯场”。英国物理学家戴维·米勒最终获胜。米勒做了一个比喻,他把“希格斯场”比作一个房间,房间里均匀分布着一大群为政客聚会服务的工作人员。如果是英国首相到场,一定会吸引大量的关注,工作人员会围拢在首相的周围,导致首相行进的速度减慢,从而证明首相具有一定的“质量”。

  “10的12次方的其他粒子中,可能有一个是‘上帝粒子’,很难发现。就好比一堆沙子里有一颗是金沙子,你要把它找出来。”韩良教授表示,寻找“希格斯粒子”是相当困难的一件事,下一步还需对实验结果进行仔细的测量和测试,才能确认其是否真的存在。“无论如何,一个新的粒子,为物理学家打开了一扇新的大门。”

  此外,赵政国表示,科学界希望该新粒子的发现成为高能粒子物理研究的新纪元。中国科大将在规范场反常耦合新现象、超对称新粒子产生机制以及加速器上微黑洞的形成等研究方向上,作出自己的贡献。

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