今年夏季最重大的科學(xué)新聞，是日內(nèi)瓦城外的歐洲核子研究中心(Cern)發(fā)現(xiàn)了“上帝粒子”——希格斯玻色子(Higgs boson)，但這一粒子還需要“后援”，因為它解釋了物質(zhì)如何獲得質(zhì)量，但不能解釋引力如何把物質(zhì)吸引在一起。

希格斯玻色子現(xiàn)在可能有伴兒了——一種可以用來解釋引力的“王粒子”(Wang particle)。周二，阿伯丁大學(xué)(Aberdeen university)天體物理學(xué)家查爾斯?王(Charles Wang)在英國科學(xué)節(jié)(British Science Festival)上闡述了有關(guān)這種粒子的理論。他與英國斯特斯克萊德大學(xué)(Strathclyde university)、盧瑟福阿普爾頓實驗室(Rutherford Appleton Laboratory)以及葡萄牙里斯本理工大學(xué)(Instituto Superior Técnico)的同事一道發(fā)展出該理論。

他提出的這種粒子更為正式的名稱是“標(biāo)量引力粒子”(scalar gravitational particle)。探索這種粒子的實驗將于11月或12月在Cern展開。

過去50年間，粒子物理學(xué)家建立起所謂的物理學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)模型”(Standard Model)。在這種模型中，希格斯玻色子是解釋物質(zhì)獲得質(zhì)量的關(guān)鍵。但希格斯玻色子未能解釋引力如何作用于物質(zhì)?？茖W(xué)家長期以來一直在尋找“引力子”(graviton)——一種傳遞引力的粒子。現(xiàn)在，“王粒子”可能填補空缺。

王教授表示，引力子在超新星爆發(fā)中表現(xiàn)得最為明顯。超新星是已知能量和物質(zhì)最為集中的形態(tài)。超新星的形成過程是，一顆瀕死的恒星塌縮，在劇烈釋放輻射時引發(fā)僅次于宇宙大爆炸(Big Bang)的爆炸。

天文學(xué)家在宇宙中每年大約觀測到一次超新星形成。每次都會短暫地發(fā)出相當(dāng)于擁有1000億顆恒星的星系的光芒。

王教授表示：“現(xiàn)有理論都無法解釋超新星如何能釋放出如此巨大的能量。我的理論是，一種標(biāo)量粒子在這些恒星爆炸中起著作用，是引發(fā)爆炸的額外能量的來源。這種標(biāo)量粒子與希格斯玻色子相似，也是宇宙中最基本的粒子之一?！?/p>

超新星不僅是天文學(xué)上的有趣現(xiàn)象，在宇宙的化學(xué)元素形成中也舉足輕重，因為大多數(shù)化學(xué)元素只能通過在超新星內(nèi)部的高溫高壓環(huán)境下發(fā)生原子核聚變來產(chǎn)生。

盡管這種環(huán)境無法在地球上模擬，但Cern的科學(xué)家計劃使用上線同位素質(zhì)量分離器(Isolde)驗證“王理論”。該實驗設(shè)施會產(chǎn)生類似于超新星中形成新元素的核聚變。雖然希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)為描述宇宙運行的“標(biāo)準(zhǔn)模型”畫上了最新一筆，但希格斯玻色子并不能用來解釋引力，或者把愛因斯坦相對論與量子理論統(tǒng)一起來。量子理論嘗試在亞原子層面解釋宇宙。物理學(xué)家急于走向下一個階段，即發(fā)現(xiàn)一種可以解釋任何現(xiàn)象的“萬有理論”。

如果存在“王粒子”，它將在這種“萬有理論”中發(fā)揮關(guān)鍵作用。不過確認(rèn)該粒子可能還需要數(shù)十年。畢竟，希格斯玻色子是在差不多50年前由彼得?希格斯(Peter Higgs)及其同事提出的。

譯者/倪衛(wèi)國