希格斯粒子也没什么科学家正在寻找够拿5次诺奖的粒子.PDF

当前文档由后花园网文自动生成，更多内容请访问 HTTP://WWW.HHYWW.NET 希格斯粒子也没什么：科学家正在寻找够拿5次诺奖的 粒子 来源于:DeepTech深科技 忘记希格斯粒子吧：理论家提出了一种新的粒子，它能解释暗物质和大爆 炸等棘手难题。现在他们正在竞相寻找它。 欧洲核子研究中心（CERN）掌管一台长达27公里的大型强子对撞机 （LHC），该对撞机位于法国 - 瑞士边境的地表之下。CERN 在 2012 年 7 月 确认了希格斯玻色子的存在，这让该机构声名大噪。但是与 Goertz 现在所寻 找的粒子相比，希格斯粒子可谓相形见绌。 希格斯粒子的存在解答了“其他基本粒子是如何获得质量的”这个科学难 题。但 Goertz 所追寻的粒子能够一举解决物理学中的五个重大问题，从次原 子粒子的运作方式到宇宙起源的奥秘，再到神秘的暗物质到底是什么等等。牛 津大学的粒子理论家 Giulia Zanderighi 说：“解决这些问题中的任何一个都 足够获得诺贝尔物理学奖，”。 图 | 世界最大粒子加速器（来源：CERN） 我们可能会想，真的有这么棒的粒子吗？听起来有点不靠谱，但 Goertz 并不是唯一一个正在寻找这种粒子的科学家。他本人在德国海德堡马克斯普朗 克粒子和天体物理研究所工作，但同时也在与世界各地的研究人员展开合作与 竞争，来共同描述这种粒子的特性并预测其能力。如果科学家们的设想正确 ，CERN 的实验将会证实他们的想法。 要理解这个粒子的重要性，我们首先要定义粒子是什么。通常我们会将粒 子想象成极小的珠子，要么在空间里漂浮，要么在固体里紧紧聚在一起。但是 要更好的了解粒子，我们就不能使用这种观点。相反，我们应该认为宇宙中充 满了波动的“场”，当这些“场”发生量子尺度的扰动时，就会以粒子或力的 形式被我们观察到。 希格斯玻色子挺了不起的，但相比之下就显得“没什么” 为了解决不同的物理基本问题，理论家们总是在存在和不存在的领域之间 穿梭。然而，每个人都可以猜想新粒子，硬实验证据却只能由粒子探测器提供 。 希格斯场和希格斯玻色子就是这种情况，它们最初于 1964 年被提出，基 于基本粒子的质量解释弱核力的范围。此后 50 年人们才找到希格斯粒子。但 与此同时，更多的理论漏洞出现了，物理学家只能用更多假想的粒子来填补这 些漏洞。 例如，在超对称理论中，科学家为了同时解决粒子物理学中的三个问题 ，为每个已知的粒子都假象了一个超对称粒子（超伴子），并预计在大型强子 对撞机（LHC）2009 年首次运行时找到这些假想粒子存在的证据，但无论是 2009 年还是在 2015 年 LHC 升级后的运行中，科学家都没有找到相关证据。 还有一些理论家则没那么“大手笔”，如 2016 年，法国巴黎 - 萨克莱大 学的 Guillermo Ballesteros 提出只用添加 6 个额外粒子就能解决五个谜团 ，这个假设被称为 SMASH。 但 Goertz 及其合作者来说，6 个粒子解决 5 个问题还是太多了。他们说 ，与其找一大堆，不如将已经理论化的粒子们合为 1 个？这样理论家们就能集 中精力寻找一个粒子，而不是因为找不到一大堆“假想粒子”而倍感尴尬。 这个粒子就像瑞士军刀一样有一系列工具，可以解决各种棘手的问题。这 件事要追溯到 1977 年，当时斯坦福大学的 Roberto Peccei 和 Helen Quinn 面临量子色动力学中最令人烦恼的问题之一，理论描述了质子和中子之间的相 互作用。 强 CP 问题指的是，质子或中子内的强作用力应该在某些情况下破坏 CP 对称性，但事实上却没有破坏。CP 对称性不被破坏的现象需要科学的解释。 Peccei 和 Quinn 提出的解释则是引入一个的新“场”来抵消看不见的 CP