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Higgs粒子終于接近將被發(fā)現(xiàn)了。這條新聞居然暫時(shí)成了新浪微博搜索最多的，看來(lái)大眾還是挺感興趣的。瀏覽后發(fā)現(xiàn)，有一些好的科普知識(shí)，但也有一些誤區(qū)需要澄清。 首先，Higgs粒子不是通常的點(diǎn)狀粒子，不是像沙子一樣的穩(wěn)定存在，它在對(duì)撞機(jī)上產(chǎn)生出來(lái)后大概在10^(-22)秒（1百萬(wàn)億億分之一秒）就會(huì)衰變成其他粒子，比如說(shuō)會(huì)變成兩個(gè)光子（光線的很小很小微粒）。通過(guò)測(cè)量其衰變產(chǎn)物的動(dòng)量，來(lái)得知它的存在以及相關(guān)性質(zhì)，如質(zhì)量大概在125個(gè)質(zhì)子質(zhì)量附近。對(duì)于這種粒子，無(wú)法說(shuō)它體積大概是多大，因?yàn)闊o(wú)法測(cè)量其體積，并且其質(zhì)量分布也是不確定的，說(shuō)它約有125個(gè)質(zhì)子重，這種重量不是放在天枰上稱出來(lái)的，而是它的一種內(nèi)稟屬性（即不隨時(shí)間空間變化的性質(zhì)）。 其次，這次新聞給出來(lái)的信號(hào)的可行度是5（ATLAS實(shí)驗(yàn)組）和4.9（CMS實(shí)驗(yàn)組）個(gè)（希臘字母）sigma。意思是說(shuō)：如果說(shuō)觀測(cè)到的東西是已知背景的統(tǒng)計(jì)漲落的話，其概率應(yīng)該是一百萬(wàn)分之一左右。反過(guò)來(lái)，就是很有可能是新鮮的現(xiàn)象。俗話說(shuō)“以防萬(wàn)一”，物理學(xué)家給發(fā)現(xiàn)一個(gè)新東西定下的標(biāo)準(zhǔn)是“以防百萬(wàn)一”。并且，要有不同的實(shí)驗(yàn)組獨(dú)立發(fā)現(xiàn)，互相驗(yàn)證之后才能確定是一個(gè)發(fā)現(xiàn)。因此，由于4.9還是比5小，現(xiàn)在的結(jié)果還不能當(dāng)做一個(gè)發(fā)現(xiàn)。當(dāng)然，將4.9升到5，只是時(shí)間上的問(wèn)題了（分析更多事例之后就可實(shí)現(xiàn)）。 然后，這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的粒子是不是粒子物理學(xué)家期待已久的Higgs粒子呢？盡管現(xiàn)在的分析表明，用粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型中的Higgs粒子來(lái)解釋現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的現(xiàn)象，其吻合程度差不多是最高的，但是仍然不能排除其他解釋，比如引力微粒。為了回答這個(gè)問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)學(xué)家還要繼續(xù)分析不同過(guò)程的事例，從方方面面來(lái)研究它和其他粒子相互作用的性質(zhì)，看是否和預(yù)期的相符。 最后，所謂的Higgs粒子為什么重要？理解客觀世界的組成和相互作用的規(guī)律一直是物理學(xué)發(fā)展的目標(biāo)之一，至上世紀(jì)60年代，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了和電燈電腦等相關(guān)的電磁相互作用以及和原子彈相關(guān)的弱作用可以用統(tǒng)一的理論來(lái)描述，但是傳播這兩種作用力的粒子是不同的：傳播電磁相互作用的光子是無(wú)質(zhì)量的，而傳播弱作用的W粒子是很重的（約為80個(gè)質(zhì)子那么重）。為了調(diào)和這種矛盾，Higgs（英國(guó)物理學(xué)家）等人從超導(dǎo)物理中借用靈感提出了Higgs機(jī)制，利用這種機(jī)制可以統(tǒng)一兩種相互作用，但是得假定引入新的粒子，即Higgs粒子。這種機(jī)制簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，就像人在空氣走行走很自由，很快，但是在水中走就比較慢，這里“慢”指的不是速度慢，而是想改變速度不容易------突然跑起來(lái)不容易，突然停下來(lái)也不容易。這種改變速度難易的程度就是質(zhì)量的表征。光子就是在空中飛行，W粒子本來(lái)也是飛行，但是是在充滿了水一樣的Higgs粒子場(chǎng)中，這樣看起來(lái)就是光子輕，W粒子重。40多年來(lái)，人們一直在尋找這種粒子，但是由于它的性質(zhì)很特殊，喜歡與比較重的粒子交往，而常態(tài)物質(zhì)卻是由比較輕的粒子構(gòu)成，尋找起來(lái)困難重重。為了產(chǎn)生這種粒子，首先得把攜帶巨大能量的常態(tài)粒子聚集到微小區(qū)域使之相撞，從真空中撈出一對(duì)正反重夸克，然后這正反夸克對(duì)湮滅就產(chǎn)生了Higgs粒子，之后它立馬又衰變到其他比較輕的常態(tài)粒子，被實(shí)驗(yàn)儀器探測(cè)到。這個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的建造就像用鐵針架起了鐵塔，從它的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，和粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的預(yù)言在幾個(gè)數(shù)量級(jí)的范圍內(nèi)都是符合的，就好比這鐵塔能經(jīng)受住從1級(jí)到100級(jí)大風(fēng)。各個(gè)環(huán)節(jié)都精準(zhǔn)無(wú)誤才能保證得到最后結(jié)果。這難道不是奇跡嗎？看到預(yù)言變成了現(xiàn)實(shí)，難道不值得驚嘆嗎？半個(gè)世紀(jì)前夢(mèng)想有世外桃源，而今得入其地，難道不會(huì)興奮嗎？ 但是，故事剛剛開始，這桃源如何能在紛繁吵雜的打擾中保持它的清秀美麗，一定有它的原因。走，我們?nèi)タ纯?..... |
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