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“ 今年是“上帝粒子”宣布發(fā)現(xiàn)10周年。這個名詞的發(fā)明者、諾貝爾物理學(xué)獎得主萊德曼專門為它寫了一本書，就叫《上帝粒子》。近期，這部經(jīng)典科普著作由「未讀·探索家」重裝出版。 “上帝粒子”是什么，它為何如此重要？本文就為大家揭秘“上帝粒子”。  （Credit：CERN） 01 物質(zhì)的最基本成分是什么？這是粒子物理學(xué)研究的終極目的。 歷史上第一位有名的粒子物理學(xué)家是德謨克利特，一位古希臘的哲人。 德謨克利特認為，物質(zhì)是由無數(shù)不可分割的粒子組成的，這種粒子，他管它叫“原子”。 原子到底是什么？物理學(xué)家和化學(xué)家探索了2000年。  1808年，英國人道爾頓提出了近代意義上的“原子論”，即化學(xué)中各元素的最小單位，如氫原子、氧原子、碳原子等。他以為，這就是組成物質(zhì)的最小粒子了。  然而，原子中有原子核和電子，原子核又可分為質(zhì)子和中子，而質(zhì)子與中子也是復(fù)合粒子，由夸克組成…… 直到20世紀90年代，物理學(xué)家才基本確定了基本粒子家族的成員，包括輕子（如電子、中微子、μ子等）和夸克，以及能夠傳遞作用力的信使粒子（如傳遞電磁力的光子、傳遞強力的膠子等）。這便是所謂的“標準模型”（Standard Model）。  02 常有人穿白T恤，但不是純白，上面會印些奇怪的東西，比如 E=mc2 或是稍復(fù)雜些，有四個公式的，與電和磁什么的有關(guān)系的那個，由一個蘇格蘭大胡子總結(jié)的方程組。  他們說這是“美”的，最簡單的式子，卻概括了整個世界的真理。 在月球上，一把鐵錘和一根羽毛會同時落地，就像當年阿波羅十五號航天員大衛(wèi)·斯哥特演示過的那樣。 但在地球上，無疑羽毛會稍后落地，這是常識，因為空氣阻力破壞了原有的簡潔之美。   一個在非常高的溫度下充滿水蒸氣的完美球體，它是簡潔、均一的。 但如果我們對整個系統(tǒng)進行冷卻的話，最后就會得到一池水，有些冰漂在水面上，剩余的水蒸氣則在水面上方。一切看起來更復(fù)雜了。 還有更經(jīng)典的的“墨西哥帽”比喻：對稱的卷邊圍繞著對稱的圓頂。在圓頂?shù)捻敹擞幸粋€珠子。看起來，它具有完美的旋轉(zhuǎn)對稱性。 然而，當珠子下落到一個更為穩(wěn)定（低能量）的位置，即帽子邊緣的某個地方時，對稱性就被破壞了。  03  04 聽說過“上帝粒子”之名的人很多，聽說過“希格斯玻色子”之名的人很少。 “上帝粒子”之名，來自一部曾影響全球的經(jīng)典科普著作《上帝粒子》。作者是著名粒子物理學(xué)家、諾貝爾獎得主利昂·萊德曼（1922—2018）。 在書中，萊德曼以生動幽默的語言，講述了人類探索物質(zhì)本質(zhì)的宏大歷程。  萊德曼將希格斯玻色子作為粒子物理學(xué)探索歷程中的一個里程碑。他曾任美國費米實驗室主任，主導(dǎo)了超導(dǎo)超級對撞機項目，目的就是尋找希格斯玻色子。 這個項目花費不菲，而希格斯粒子又是那樣難以追尋。這難免令人煩惱。因此，利昂·萊德曼埋怨它為“該死的粒子”(goddamn particle)”。 不過，在這本書即將出版的時候，合作者意識到不妥，稍作變通，刪掉了幾個字母，便成了如今大名鼎鼎的“上帝粒子”(God Particle)。 “上帝粒子”之名后來也曾陷入爭議，就如利昂·萊德曼后來所說：“書名得罪了兩種人：信奉上帝的人，以及不信上帝的人。處于中間的倒是樂于接受?！?/p>  （Credit：fermilab） 05 |
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