“上帝粒子”揭開宇宙奧秘

文/卡卡

“上帝粒子”揭開宇宙奧秘

文/卡卡

10月8日，弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯分享了今年的諾貝爾物理學(xué)獎，獲獎成果是在1964年做出的一項預(yù)測。他們關(guān)于希格斯粒子存在的預(yù)言，得到了歐洲核子中心的證實。

希格斯粒子被認(rèn)為是生成基本粒子的“質(zhì)量”之源，被科學(xué)界稱作“上帝粒子”。世界由幾種基本粒子構(gòu)成，這一提法由來已久。從德謨克利特2000多年前提出的“原子說”到如今被科學(xué)家普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)模型理論，從樸素的形而上學(xué)概念到標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)言的粒子陸續(xù)被證實，人類似乎越來越接近這一問題的答案。

遺憾的是，標(biāo)準(zhǔn)模型理論雖然被物理學(xué)界廣泛應(yīng)用，但并不完美。在標(biāo)準(zhǔn)模型建立過程中，有一個問題一直困擾著科學(xué)家們：按照這一理論，基本粒子并沒有質(zhì)量，但實驗結(jié)果卻又清楚表明，除了光子以外的基本粒子都是有質(zhì)量的。

1964年，希格斯等人提出粒子場的概念，預(yù)言一種能夠吸引其他粒子產(chǎn)生質(zhì)量的粒子存在，在理論上解決了這個問題。不過，當(dāng)其它粒子相繼被發(fā)現(xiàn)時，48年來，“上帝粒子”始終遁形。

如今，“上帝粒子”的發(fā)現(xiàn)正好補全了描述整個宇宙如何運行的物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的缺陷。

美國物理學(xué)家杰奧·哥斯達(dá)是去年歐洲核子中心宣布發(fā)現(xiàn)疑似希格斯玻色子時，大型強子對撞機所屬探測器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)模型召集人。他說：“如果沒有這種機制，那么所有物質(zhì)都將失去質(zhì)量?！?/p>

如果沒有“上帝粒子”的存在，其它各種基本粒子都將如光子一般，以光速橫沖直撞。希格斯粒子形成后，除了光子，其它的基本粒子與希格斯粒子發(fā)生碰撞后，就如同輕巧的棉花吸飽了水分一般，獲得了質(zhì)量，速度也慢下來了。

慢下來的基本粒子“夸克”在相互作用下，抱團組成了質(zhì)子、中子等粒子，質(zhì)子和中子又組成了原子核，原子核與電子在電磁力作用下又形成了原子，原子構(gòu)成分子，由此形成了我們所見到的大千世界。

如果沒有希格斯粒子，其他的基本粒子就會仍然以光速運行，不能聚合在一起，宇宙將仍然是一鍋沸騰的基本粒子湯，根本不能組成物質(zhì)，生命也無從談起。

天才的假設(shè)，在時隔近半個世紀(jì)之后終于得到了諾貝爾物理學(xué)獎的肯定。

希格斯粒子的確認(rèn)除了彌補標(biāo)準(zhǔn)模型缺漏、奠定標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)這一重大意義外，還為科學(xué)家們開啟了另一扇大門，得以進行此前無法進行的一些計算。其中一些計算的結(jié)果有關(guān)宇宙的命運。

在進行計算時，希格斯粒子本身的質(zhì)量是一個非常關(guān)鍵的參數(shù)，它預(yù)示了時空的未來命運。目前的測量值顯示，希格斯粒子的質(zhì)量約為質(zhì)子的126倍，這一質(zhì)量值幾乎已經(jīng)處在一個臨界點上，它預(yù)示著宇宙可能在未來數(shù)十億年內(nèi)走向毀滅。

這樣的結(jié)果告訴我們，人類所生活于其中的宇宙本身存在著內(nèi)在的不穩(wěn)定性。也許，在數(shù)十億年之后，一切都將瓦解。