寻找“上帝粒子”
大型强子对撞机目前的主要工作就是寻找“上帝粒子”。它是由英国人彼得·希格斯等物理学家在上世纪60年代提出的一种基本粒子，在粒子物理学界被称为“希格斯粒子”，因为它被认为是物质的质量之源，所以被称为“上帝粒子”。寻找“上帝粒子”目前已成为整个物理学界研究的中心。科学家为什么要一直寻找它?它的发现对人类有何意义?
为什么要寻找“上帝粒子”?
世界上一切物质都是有质量的，我们认为这是理所当然的事情。物质为什么会有质量?乍一看，这仿佛根本就不是个问题，有物质存在当然就有质量啦。您也许会说是因为组成物质的分子有质量，那分子的质量又由何而来?也许您依然有答案：原子，或是再细分下去的质子和中子、夸克。到了这一步，您或许有点要缴械投降了：它们这些粒子有质量，所以一切物质就有质量嘛!但是物理学家明显不会满足于这个答案。要解释这个问题，牵涉到非常复杂的物理理论，但问题的答案却是宇宙形成的根本奥秘所在。寻找“上帝粒子”，就是为了揭开质量的来源之谜。
, 百拇医药
人们早已发现，自然界中物质之间千差万别的相互作用，可以简单划分为4种力，即引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射性衰变的弱作用力。在爱因斯坦的相对论解决了引力问题后，人们开始尝试建立一个统一的模型，以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子。经过长期研究和探索，科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论，它把基本粒子(构成物质的亚原子结构)分成3大类：夸克、轻子与玻色子。“标准模型”的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的“家园”。但是这一“家园”有个致命缺陷，那就是该模型无法解释物质质量的来源。
为了修补上述理论大厦的缺陷，英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在，并进而预言了希格斯粒子的存在。20世纪60年代，希格斯就提出一个大胆的设想：宇宙空间弥漫着大量至今未知的一种神秘亚原子粒子，这种在宇宙大爆炸时产生的粒子与宇宙中的普通物质相互作用并导致了这些物质有了质量。根据现有理论，组成物质的已知最小单元一夸克本来是没有质量的，宇宙大爆炸发生时，受一种特别的基本粒子的影响，夸克才开始有质量。希格斯认为，这种粒子平时无法察觉，只有当更大的亚原子粒子在极高能量作用下被彻底粉碎时，才有可能看到它的踪迹。
, 百拇医药
然而这种粒子就像神话中的独角兽一样难觅踪影。自1899年汤姆逊爵士发现电子开始，直至如今，在一个多世纪的时间里，人类一直孜孜不倦地探索着微观世界的奥秘。物理学家们建立了一套称之为标准模型的粒子物理学模型，使得对物质微观结构的探索已经达到了几乎尽善尽美的地步。在粒子物理学的标准模型中，总共预言了62种基本粒子，其中的61种都已被验证，唯独希格斯粒子始终游离在物理学家的视野之外。找到这种粒子，就找到建筑粒子物理学经典理论大厦的最后一块基石，如果证明它不存在，整座大厦就要被推倒重建。
“上帝粒子”引发的争论
“上帝粒子”是否存在，一直在科学界是个争论。一些科学家们对于“上帝粒子”的存在一直持有怀疑的态度。霍金曾经下100美元赌注，打赌“上帝粒子”并不存在：“如果未能发现希格斯粒子，我想这将更令人兴奋。因为这说明这些想法是错误的，我们需要重新思考。无论大型强子对撞机发现或者没发现什么，其结果都将告诉我们有关宇宙结构的更多知识。”来自马里兰大学的尼古拉·哈德利也说道：“如果没有发现上帝粒子，我们将会非常高兴，这意味着一些新的有趣的理论将会诞生。就目前而言，上帝粒子被对撞机发现的可能性是非常低的。”除了一些科学家对上帝粒子的存在持有怀疑态度，美国的原子撞击实验结果则显示“上帝粒子”可能并不是一种单一的粒子，而是多种质量相似但所带电荷存在差异的粒子群。
, 百拇医药
为什么会萍踪难觅?
自从希格斯预言“上帝粒子”存在以来，科学家们就一直试图在实验中发现该粒子从而证实其存在，但努力均告失败。如果“上帝粒子”存在，为什么到现在还没有找到?原因其实也很简单：希格斯粒子在现在的自然界中是不存在的，只有非常非常高能量的粒子间进行相互撞击，才有可能把希格斯粒子激发出来，所以科学家们猜想它应该是在宇宙大爆炸的那一瞬间产生的。它的质量一定足够大，以往使用的粒子对撞机能量还不够大，还不足以把它撞出来。另一个困难是，它极不稳定，如果确实存在，它将在碰撞后10亿分之一秒的时间内衰变，因此要想捕捉到它极不容易。
欧洲大型强子对撞机的建成和投入使用，使科学家们获得了足够的信心：由于它所达到的能量已经足够大，因此这将是一个判决性实验。如果真有希格斯粒子存在，它一定能探测到，不像以往的实验设备存在漏网的可能性；反过来的说法也成立，如果它仍然不能探测到希格斯粒子，就说明这东西根本不存在。因此，寻找“上帝粒子”成为欧洲大型强子对撞机的主要任务之一。科学家普遍期望在这一对撞机的帮助下，能够在前所未有的对撞能量下发现希格斯粒子。欧洲核子研究中心的研究人员表示，我们本希望能够在2011年底前寻找到证实“上帝粒子”存在的证据，如果在2012年底前依旧无法突破，那么我们就需要重新评估标准模型中关于这方面的论述以及“上帝粒子”是否是物理学最大的成就之一。
【责任编辑】蒲晖, 百拇医药(冯越)
为什么要寻找“上帝粒子”?
世界上一切物质都是有质量的，我们认为这是理所当然的事情。物质为什么会有质量?乍一看，这仿佛根本就不是个问题，有物质存在当然就有质量啦。您也许会说是因为组成物质的分子有质量，那分子的质量又由何而来?也许您依然有答案：原子，或是再细分下去的质子和中子、夸克。到了这一步，您或许有点要缴械投降了：它们这些粒子有质量，所以一切物质就有质量嘛!但是物理学家明显不会满足于这个答案。要解释这个问题，牵涉到非常复杂的物理理论，但问题的答案却是宇宙形成的根本奥秘所在。寻找“上帝粒子”，就是为了揭开质量的来源之谜。
, 百拇医药
人们早已发现，自然界中物质之间千差万别的相互作用，可以简单划分为4种力，即引力、电磁力、维持原子核的强作用力和产生放射性衰变的弱作用力。在爱因斯坦的相对论解决了引力问题后，人们开始尝试建立一个统一的模型，以期解释通过后3种力相互作用的所有粒子。经过长期研究和探索，科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论，它把基本粒子(构成物质的亚原子结构)分成3大类：夸克、轻子与玻色子。“标准模型”的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共同的“家园”。但是这一“家园”有个致命缺陷，那就是该模型无法解释物质质量的来源。
为了修补上述理论大厦的缺陷，英国科学家彼得·希格斯提出了希格斯场的存在，并进而预言了希格斯粒子的存在。20世纪60年代，希格斯就提出一个大胆的设想：宇宙空间弥漫着大量至今未知的一种神秘亚原子粒子，这种在宇宙大爆炸时产生的粒子与宇宙中的普通物质相互作用并导致了这些物质有了质量。根据现有理论，组成物质的已知最小单元一夸克本来是没有质量的，宇宙大爆炸发生时，受一种特别的基本粒子的影响，夸克才开始有质量。希格斯认为，这种粒子平时无法察觉，只有当更大的亚原子粒子在极高能量作用下被彻底粉碎时，才有可能看到它的踪迹。
, 百拇医药
然而这种粒子就像神话中的独角兽一样难觅踪影。自1899年汤姆逊爵士发现电子开始，直至如今，在一个多世纪的时间里，人类一直孜孜不倦地探索着微观世界的奥秘。物理学家们建立了一套称之为标准模型的粒子物理学模型，使得对物质微观结构的探索已经达到了几乎尽善尽美的地步。在粒子物理学的标准模型中，总共预言了62种基本粒子，其中的61种都已被验证，唯独希格斯粒子始终游离在物理学家的视野之外。找到这种粒子，就找到建筑粒子物理学经典理论大厦的最后一块基石，如果证明它不存在，整座大厦就要被推倒重建。
“上帝粒子”引发的争论
“上帝粒子”是否存在，一直在科学界是个争论。一些科学家们对于“上帝粒子”的存在一直持有怀疑的态度。霍金曾经下100美元赌注，打赌“上帝粒子”并不存在：“如果未能发现希格斯粒子，我想这将更令人兴奋。因为这说明这些想法是错误的，我们需要重新思考。无论大型强子对撞机发现或者没发现什么，其结果都将告诉我们有关宇宙结构的更多知识。”来自马里兰大学的尼古拉·哈德利也说道：“如果没有发现上帝粒子，我们将会非常高兴，这意味着一些新的有趣的理论将会诞生。就目前而言，上帝粒子被对撞机发现的可能性是非常低的。”除了一些科学家对上帝粒子的存在持有怀疑态度，美国的原子撞击实验结果则显示“上帝粒子”可能并不是一种单一的粒子，而是多种质量相似但所带电荷存在差异的粒子群。
, 百拇医药
为什么会萍踪难觅?
自从希格斯预言“上帝粒子”存在以来，科学家们就一直试图在实验中发现该粒子从而证实其存在，但努力均告失败。如果“上帝粒子”存在，为什么到现在还没有找到?原因其实也很简单：希格斯粒子在现在的自然界中是不存在的，只有非常非常高能量的粒子间进行相互撞击，才有可能把希格斯粒子激发出来，所以科学家们猜想它应该是在宇宙大爆炸的那一瞬间产生的。它的质量一定足够大，以往使用的粒子对撞机能量还不够大，还不足以把它撞出来。另一个困难是，它极不稳定，如果确实存在，它将在碰撞后10亿分之一秒的时间内衰变，因此要想捕捉到它极不容易。
欧洲大型强子对撞机的建成和投入使用，使科学家们获得了足够的信心：由于它所达到的能量已经足够大，因此这将是一个判决性实验。如果真有希格斯粒子存在，它一定能探测到，不像以往的实验设备存在漏网的可能性；反过来的说法也成立，如果它仍然不能探测到希格斯粒子，就说明这东西根本不存在。因此，寻找“上帝粒子”成为欧洲大型强子对撞机的主要任务之一。科学家普遍期望在这一对撞机的帮助下，能够在前所未有的对撞能量下发现希格斯粒子。欧洲核子研究中心的研究人员表示，我们本希望能够在2011年底前寻找到证实“上帝粒子”存在的证据，如果在2012年底前依旧无法突破，那么我们就需要重新评估标准模型中关于这方面的论述以及“上帝粒子”是否是物理学最大的成就之一。
【责任编辑】蒲晖, 百拇医药(冯越)