上帝粒子现身？堪比发现新大陆

　　■ 释疑

　　如何知道发现了上帝粒子?

　　如果在LHC加速器中进行的数以十亿计的对撞实验中真的产生了希格斯玻色子，根据预测，它应当是不稳定的，会迅速衰变为更加稳定，质量更小的粒子。物理学家们需要对这些衰变产物进行分析，并且通过分析来推断这种被称为“上帝粒子”的神秘粒子是否存在。

　　新发现为何还需确认?

　　在分析过程中，希格斯玻色子是否存在会从数据图形的峰值中体现出来。然而即便科学家们发现了这样的峰值，他们也不能就此宣布发现了希格斯玻色子，只有当他们确认这一信号是统计误差的概率低于一定标准时才能比较有把握地宣布发现结果。

　　欧洲核研究组织在昨日的声明中说，两座各自独立的实验室都发现了这种亚原子粒子，质量范围在125至126吉电子伏特之间。两家实验室都宣布，数据结果的统计确定性为5西格玛，或5标准差。

　　5西格玛，换算成统计误差率，大约为0.00006%。在粒子物理学界，若要证实某一发现，数据统计确定性需要达到5标准差;若要作为证据，统计确定性必须达到3标准差。所以现在说是“接近发现”。

　　若证实并不存在会怎样?

　　如果实验确认这样的粒子实际上并不存在，那么现有的标准模型将需要彻底改写，而我们对于宇宙的认识也将发生革命性的改变。

　　昨日，澳大利亚阿德莱德大学物理学家安东尼·托马斯说：“在过去40多年里，人们一直在寻找希格斯玻色子。如果不是它，全世界所有理论学家都得绝望地退回到原点。”

　　欧洲核研究组织物理学家伊夫斯·西罗伊斯说：“发现的那个粒子也许不是希格斯玻色子，而是一种比希格斯玻色子大很多的粒子，那么，它也会打开一扇门，开启一套比‘标准模型’走得更远的新理论。” (金煜 仲玉维)

　　张田勘：“上帝粒子”对人类意味着什么

　　“上帝粒子”若确实存在，将使得科学家解释世界的一种假说有可能得到证实。

　　据报道，欧洲核子研究中心的科学家4日表示，他们在寻找希格斯粒子、也就是所谓的“上帝粒子”的研究过程中发现了一种新型亚原子粒子，该粒子符合希格斯粒子的属性。而美国能源部下属的费米国家加速器实验室项目发言人罗布·罗泽说：“我们的数据有力地显示希格斯粒子的存在。”

　　科学家宣布发现“上帝粒子”的存在意味着，科学家解释世界的一种假说将有可能得到证实。

　　要理解“上帝粒子”，不妨回忆一下牛顿发现万有引力定律的故事。尽管研究人员已经证明，苹果并没有砸中牛顿脑袋，但是牛顿却看见了一个苹果掉了下来。牛顿思考的是，为什么苹果会垂直地掉到地上?一定是有什么在拉它，比如是地球的引力在拉它。而地球拉苹果说明苹果是有质量的。

　　那么，物体的质量从何而来?在牛顿故去后的400年，英国爱丁堡大学物理学家希格斯猜想：有一种粒子赋予其他粒子质量。他于1964年提出，在137亿年前的大爆炸中，希格斯粒子使物质得到质量，万有引力则将质量变成重量，使恒星和行星都得以诞生，最终孕育生命。如此，也解释了为何苹果会掉到地上。

　　“上帝粒子”只不过是科学家用以解释世界的一种理论或假说。过去，科学家已经指出，支配物质运动的不仅仅有我们日常生活中能够感受到的重力和电磁力，还有我们日常生活中无法感受的“强力”和“弱力”。

　　20世纪60年代，物理学家们构造出了一个标准模型来解释世界，标准模型主要描述了强力、弱力及电磁力这三种基本力以及所有基本粒子的构成机制。标准模型预言有61个基本粒子，其中有60个都已经得到了实验数据的支持与验证，现在人们也已听到最后的一个基本粒子——希格斯粒子的脚步声。

　　如果发现或找到了这种粒子，那就意味着质量是物质与希格斯粒子的相互作用的结果。但是，即便科学家找到了“上帝粒子”也并不意味着世界获得圆满解释。因为科学家说，组成我们生活的世界是由物质和暗物质构成的，而标准模型只能解释4%的宇宙，占宇宙质量96%的暗物质仍然得不到解释。

　　当然，如果现在科学家听到的“脚步声”并非希格斯粒子的声音，那么，解释世界就可能会有另外的假说，而且这样的假说也未必不能解释世界。例如，在太空，苹果是不会掉下的，只是在空间飘浮。这或许与希格斯粒子无关。宇宙和我们生存的世界一直存在，只是科学家们现在尚无法圆满解释这个世界而已。

　　什么是上帝粒子

　　上帝粒子是希格斯玻色子的别称。

　　希格斯玻色子(或称希格斯粒子、希格斯子Higgs boson)是粒子物理学标准模型预言的一种自旋为零的玻色子，至今尚未在实验中观察到。它也是标准模型中最后一种未被发现的粒子。物理学家希格斯提出了希格斯机制。在此机制中，希格斯场引起自发对称性破缺，并将质量赋予规范传播子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场量子化激发，它通过自相互作用而获得质量。2012年7月2日，美国能源部下属的费米国家加速器实验室宣布，该实验室最新数据接近证明被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在。

　　英国物理学家希格斯(P.W.Higgs)提出了希格斯机制。在此机制中，希格斯场引起电弱相互作用的对称性自发破缺，并将质量赋予规范玻色子和费米子。希格斯粒子是希格斯场的场 量子化激发，它通过自相互作用而获得质量。欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(Large Hadron Collider，简称LHC)将有机会发现希格斯粒子。

　　希格斯玻色子被认为是物质的质量之源，“上帝粒子”是1988年诺贝尔物理学奖获得者莱德曼对希格斯玻色子的别称。这种粒子是物理学家们从理论上假定存在的一种基本粒子，目前已成为整个粒子物理学界研究的中心，莱德曼更形象地将其称为“指挥着宇宙交响曲的粒子”。

　　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 ，人类一直孜孜不倦的探索着微观 欧洲核子研究中心大型强子对撞机世界的奥秘。1995年3月2日，美国费米实验室向全世界宣布他们发现了顶夸克时，一套称之为标准模型的粒子物理学模型所预言的62个基本粒子中的61个都已经得到了实验数据的支持与验证，看上去标准模型马上就要获得决定性的胜利，对物质微观结构的探索已经到达了它的尾声，似乎人类也马上就要听到这一跌宕起伏的，充满了高潮与华彩的探索乐章的终曲，但是仍然有一个粒子，游离在这座辉煌的大厦之外，仿佛一个幽灵，这就是希格斯粒子，而且就是这个粒子可能会击垮整座大厦。但是也许会为我们揭示出一条全新的探索旅途。就让我们先来回顾一下上个世纪中期以来粒子物理学的发展历史，以及现在处于主流的标准模型理论。