杨金民：世纪大追捕上帝粒子.pdf

T echnological Essay 科技小品 世纪大追捕上帝粒子 欧洲的大型强子对撞机（LHC）正在运行，这一 在物理学中，有一种已经被实验证实了的理论，叫做 人类历史上最高能量的对撞机，将产生出宇宙创生之 “对称性自发破缺” 。这就是说，只有一种场，能实现 初的粒子大家庭。有着“上帝粒子”之称的“黑格斯” ， 对称性的自发破缺 ；而这一种场激发出来的粒子就是 就是这个大家庭中的重要成员，它的重生将给世人带 “黑格斯” ，这就像电磁场激发出了光子一样。 来无限的喜悦。 文 / 杨金民 中国科学院理论物理研 究所研究员 若说上帝粒子不是虚幻的，那它存在于我们的身 目前， 数千名科学家正鼓足干劲、 全力寻找它， 边么？其实别说我们身边，就是整个宇宙中也早就没 志在必得。7 月底，召开的欧洲高能物理会议上， 有了它的踪影。它只在宇宙创生之初，昙花一现 ；在 LHC 高调展示了他们看到“黑格斯”的证据，令 完成使命之后，马上就香消玉殒了。按照当今的宇宙 人欣喜若狂。然而就在一个月后的国际轻子光子 理论，宇宙起源于 137 亿年前的一次大爆炸，当时那 大会上，他们又降低了调门而让人沮丧。好像上 一个耀眼的火球内存在大量的“黑格斯” ，当然与之 帝粒子在人们心目中具有特殊的地位和超级之美， 同宫共舞的， 还有很多伙伴。到后来地球形成之时， “黑 为了寻找它，人们花费的金钱、时间和精力可谓 格斯”早已不在了。 史无前例。 这个粒子究竟是什么？它美在何处？它有那 么重要吗？ 要想再次看到上帝粒子的芳容，就必须借助高能 对撞机使它重生。按理说，在美国的“Tevatron 对撞 机”上， “黑格斯”应该已经产生出来了，可它正躲 “黑格斯”着实很重要。所有粒子的质量——包 在灯火阑珊处，若影若现，急煞人也。因为在粒子世 括大千世界的所有物质和我们人类——都是由它给 界中，它太肥胖，能量低的对撞机没有能力把它产生 的。否则，整个宇宙都将是没有质量的缥缈之物，大 出来，而且它本身无味、无色又不带电，这使得它即 千世界也将处于原始的混沌之中。可以想象 ：一个无 使产生了也特别难以被看到。 质量的、无形无色的鬼影世界是多么的单调和可怕 ! 也正因为如此，上帝粒子被怀疑与宇宙中神秘 那么， “黑格斯”是必须存在的实体，或者只是一个 的暗物质关系暧昧。暗物质一样具有“无味、无色、 传说？按照粒子物理的标准模型，它是必须存在的。 不带电”的品格，不同的是，它至今活跃于宇宙中， 是宇宙中长生不老的逍遥客。它像 P F C / 图 供 □ 时刻存在于我们周围，却无影无踪。 要感知它必须借助于天体物理实验 和高能对撞机实验。因此，在 LHC 对撞机有可能同时看到上帝粒子与 暗物质。 究竟何时人们才能目睹到上帝 粒子的真容？“黑格斯”的调皮性 格已经急坏了实验学家。但可以肯 定的是 ：作为史无前例的人类科学 实验装置的巨无霸，LHC 对撞机具 有超强的能力去发现上帝粒子。好 欧洲强子对撞机“开撞” 制造迷你版宇宙大爆炸 46 46-47.indd 事多磨，慢慢等待，让“上帝粒子” 飞一会儿，莫要着急呀！ 科技生活 46 2011年9月12日 2011-9-8 PM 20:26:33