@ 2012.07.07 , 00:10
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希格斯玻色子的发现究竟意味着什么

前几天,欧洲核子研究委员会(CERN)的大型强子对撞机下的两个独立实验——ATLAS 和 CMS 的科学家们宣布发现了与希格斯波色子性质一致的亚原子微粒。那么,物理学家们真的发现了未知的隐藏微粒么?简短的回答:是的;具体来说:嗯…

如果你说2012年7月4日是希格斯玻色子证实发现的日子,并不完全错误。因为CERN主负责人 Rolf Heuer 上校说:“作为一个外行人,我相信我们已经做到了。”这是你能从 CERN 获得的最明确的说法。这是完全可以理解的,因为在宣布疑似物理学重大发现成果时,必须保持一定的保守性。然而某些评价或许没能引起如此大的关注,例如Heuer说道:“但是作为一名科学家,我必须这么问:‘我们究竟得到了什么?’”但这确实是个重大问题,也许今天、甚至今年,我们都还无法回答。今天宣布的成果仅仅是希格斯系列的开始,而远非结局。

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那么,我们发现的究竟是什么?
Rolf Heuer 提供了一个最好的概括说法:“我们发现了一种新粒子,它和希格斯玻色子所描述的性质一致。”当然,在恰当的质量范围和微粒种类上,这两组独立实验已经试验性地确认发现了新亚原子微粒。这本质上是个极其轰动的大事件,因为这是1995年发现顶夸克以来首次发现基本粒子。但我们现在还不能确切地说CERN发现的新粒子就是希格斯玻色子,更不用说是否就是标准模型所预言的希格斯玻色子了。

那么,以下是我们所知的。CMS实验发现了一个125.3±0.6 GeV 的粒子,意味着它的质量是质子的133倍。与CMS实验相互独立的 ATLAS 实验,发现了一个126.5±0.6 GeV 粒子。不管用何种数据分析方法,两个实验的置信区间都在5个标准差附近徘徊。这意味着有99.9999%的可信度认为他们观测到的信号确实属于某种新的粒子,而不是由于随机数据误差。置信区间5是宣布发现新粒子的临界值,而实验数据确实在5以内,更精确地说,是4.9个标准差。这意味着我们可以非常自信地说,已经确定发现了一个新的粒子。

但新发现的粒子是否就是希格斯玻色子呢?
老实说:我们还不能确定。我们只知道讨论的这个粒子确实是个玻色子,是基本粒子两大基本分类之一,与质量携带有关。之所以这么说,是因为新发现的粒子会发生diphotonic衰变,即裂解为两个光子,而这正是玻色子才具有的性质。当然,125-126也是我们估计的希格斯玻色子质量范围,正因为如此,ATLAS和CMS才首先查找这个。正如CMS发言人Joe Incandela今天指出的,这个粒子是目前发现的最重的玻色子。

但希格斯粒子应该具有一系列的已被证实的独一无二的特性,其中最重要的是自旋值为0,这一点不同于其他任何已知粒子。目前我们还不知道新粒子的自旋值,如果是0,那么确定它是希格斯粒子前还有很长一段路要走;如果是其他值,则可能是其他假设性粒子。虽然目前是希格斯粒子的可能性极大,但还不能想当然的认为其确实是。

如果确实是希格斯粒子,那么这是否就完善了标准模型?
其实并不准确,这仅能说明它是一种希格斯粒子,并不一定就是能补充标准模型空白的那种希格斯粒子(如同Dave Goldberg博士昨天解释的,“补充”是一个很强烈的词)。这并不是可能的希格斯粒子中的唯一一种,这取决于新粒子的性质,也许会指向更独特的物理性质,甚至超过了标准模型所预言的。这真是令人振奋的可能性,因为这意味着希格斯粒子能为超对称理论打开一扇大门,或是增进我们对神秘的暗物质的了解,甚至对于占宇宙组成96%的暗能量也能了解更多。

根据粒子在大型强子对撞机中的衰变路径,或者是玻色子的衰变方式,可以弄清楚究竟这种粒子是否符合我们目前所知的标准模型。正如ATLAS研究队伍的成员Pippa Wells博士对《BBC新闻》所说,已观测到的衰变路径中有几个显示出与我们所期望的截然相反。这些可能是统计学特例,随着数据的增加将会被消除,但也可能指向某些重要信息。

那么,我们得到的究竟是什么?目前几乎可以确定,我们发现了一种新的基本粒子,是最近二十年来首次发现类似的粒子。所有今天公布的数据都只是原始数据,对CMS和ATLAS数据的首次正式分析将会在本月末展开。

而大型强子对撞机将会一直工作到今年年末,这意味着还将有数个月的数据可以收集。这些都将帮助我们确认,今天公布的是否就是真正的某种希格斯玻色子,还是就是标准模型所预言的那种希格斯玻色子。这将毫无疑问是物理学认知的巨大突破,但也将无可避免的在未来的新发现下显得无比渺小。本文译自 io9,由译者 老人爱怡 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 49+1

  1. 1339491

    其实我还是没懂。

    [193] XX [3] 回复 [0]
  2. 1339497

    深奥啊

  3. oioi伤脑筋
    @5 years ago
    1339503

    至少有人为此输了100块啊

    [96] XX [4] 回复 [0]
  4. 1339509

    配图是什么?

  5. 一逼
    @5 years ago
    1339513

    对普通人有什么影响呢。。哪个科幻小说要成真?

  6. baddalong
    @5 years ago
    1339515

    哦。我知道了。

  7. merely
    @5 years ago
    1339525

    置信区间的值越大越可信,4.9不如5可信,那句话讲错了。希望这次不是意大利人的误会,大家还没忘记发现超光速现象的科研段子吧

    [23] XX [5] 回复 [0]
  8. 哇鸡鸡
    @5 years ago
    1339527

    结论还是 :一种新的粒子 …..

  9. 叫我第一名
    @5 years ago
    1339531

    希格斯玻色子的发现究竟意味着什么?
    对于这个问题,我个人觉得,它大概属于神九上天意味着什么的升级版。

    [43] XX [14] 回复 [0]
  10. 1339539

    百度了几个答案, 有人说是反重力?
    自我脑补了一下, 关联到幽浮什么的东西…
    正确么? 求解释 (我书读得不多, 不装13, 求科普~

  11. 34071417
    @5 years ago
    1339545

    一种能够赋予粒子质量的粒子,也就是形成希格斯场,那是否意味着存在一种使质量消失的粒子呢?要是那样米罗夫斯基粒子等幻想中的粒子说不定百年后能够证明类似存在

  12. jimmyc
    @5 years ago
    1339555

    @oioi伤脑筋: 霍金是故意的,他打赌了三次,次次都是往失败的方向压,但实际还是希望成功的

  13. 1339559

    唉,这就是科学呀,长叹一声,继续撸

  14. JOHNSAMA
    @5 years ago
    1339561

    某中二:岂可修,“机关”已经动手了吗..

  15. MopperWhite
    @5 years ago
    1339569

    从第三自然段开始翻页速度增加了三倍

    [58] XX [1] 回复 [0]
  16. 1339571

    这个会不会毁灭了这个空间

  17. AustinSun
    @5 years ago
    1339601

    “CERN主负责人 Rolf Heuer 上校” 总感觉有什么阴谋。。。

  18. macxox
    @5 years ago
    1339605

    不明觉厉,还有这个也没看懂http://songshuhui.net/archives/69776

  19. 一朵小男纸
    @5 years ago
    1339613

    已然吓尿,各种又要蠢蠢欲动了吗

  20. 1339631

    听上去好像小时候为了还差一张就集齐108个好汉而猛吃干脆面,最后吃了上百包终于集齐一样!

    [51] XX [0] 回复 [0]
  21. caveman
    @5 years ago
    1339645

    是时间和空间都静止么?

  22. 1339657

    @caveman: 貌似会这样

    昨天我还看了一个解释动画,但看完感觉更加糊涂了

  23. Jiwoon
    @5 years ago
    1339721

    所以说……这到底是什么。。

  24. 识字不多
    @5 years ago
    1339773

    其实从别的地方已经看到了报道,这次看到了标题,很兴奋,觉得终于知道这新闻意味着什么了。结果,还是什么都不明白,通篇就是说一帮子十分兴奋的科学家装羞涩,明明自己认为自己就是找到了,还不好意思说,还很严谨的说,我们找到的这个东西吧,和传说中的这个东西差不多,要是你们都不能证明我错了,那我就对了!

    可怜的是,我只想知道这到底是什么东西啊?

  25. 猫锅先生
    @5 years ago
    1339813

    感谢小编发好文,太长不看纯顶。

  26. 尼玛
    @5 years ago
    1339827

    现在,强子对撞机的主要任务就是寻找到物质的质量的形成原理。或许不少人会认为,像高能物理学领域高深的理论研究与我们的日常生活没关系,花费数亿美元有些不值得。
      100多年前,爱因斯坦发现了质能方程,那就是质量与能量可以互相转化。许多人也认为这个方程毫无用处。但是,以这种理论指导而研制出来的原子弹,让人们见识了高能物理的可怕之处。随后,核能用于发电,又让人们认识到质能方程真正改善了我们的生活。
      如果能够揭示物质质量的形成原理,更多的物质奥秘就将揭开,比如,反物质的形成与合成,黑洞的形成与合成都将变得可能。寻找到反物质及其合成方法,将有可能解决我们的能源危机问题,并且成为太空旅行和星际旅行的首选燃料。反物质拥有让人不敢相信的力量,仅仅一小的反物质其能量可以与几百万吨当量核弹相提并论。将来有一天,不但人类可以乘坐反物质推动的飞船遨游太空,家里的电器使用的电能也将来自反物质发电厂。
      此外,在建造这个大型实验装置的过程中,科学家已经获得了许多科研成果,已经改善了我们的生活。比如,我们今天常用的互联网最初就是欧洲核子研究中心的科学家为了解决数据传输问题而发明的。另外,强子对撞机还将带来一些意想不到的科研成果,譬如改进癌症治疗、摧毁核废料的方法以及帮助科学家研究气候变化等。现有的放射疗法可能会在杀死癌细胞的同时伤害周围的健康组织,对撞机产生的高能粒子束能够将这种伤害降到最低,因为它们能够穿过健康组织,只对肿瘤发挥作用。一些气象学家表示,如果发现高能粒子束促成了云的形成,人们将来可以通过控制宇宙射线来改变气候。
    来至搜搜百科!!!!!!!!!!!!!!!

    [14] XX [3] 回复 [0]
  27. 1339953

    意味着 扶子号 可以造出来了。

  28. 小逼,爷日你的嘴
    @5 years ago
    1339959

    关于这个世纪骰子,从来就没耐性看完

  29. lybcoldwave
    @5 years ago
    1339979

    意味着我们的物理(抑或化学?很多年了,不知道讲原子结构是那门学科了)白学了。

  30. 疯狗
    @5 years ago
    1339997

    cern……nerv?

  31. 小卖
    @5 years ago
    1340019

    其实发现的是智子

  32. 1340031

    意味着我的智商又远离科学家一步了。达到了完全看不懂的地步了。

  33. eshenye
    @5 years ago
    1340035

    谁能不能用一两句话概括下?

  34. 猩猩猫
    @5 years ago
    1340063

    A:说人话!
    B:等年底收集够多了就知道这货是什么东西…

  35. 英皇国际
    @5 years ago
    1340145

    嘿嘿,挺漂亮的。

  36. sanders
    @5 years ago
    1340335

    这样看 如果达芬奇不是意大利人 而是德国人 或许能成为有名的工程师 而非画家

  37. 无名朋克少年
    @5 years ago
    1340529

    是不是所谓的“反物质”啊?就像《天使与魔鬼》里面的那种

  38. 1340541

    可以试着将能量转变为物质
    话说物质本来就是从能量转变而来

  39. JacketPC
    @5 years ago
    1340697

    没人吐槽 “大型强子对撞机将会一直工作到今年年末” 年末是世界末日吗??

  40. 故障码P1004
    @5 years ago
    1340827

    撸男子们有福了 希格斯玻色子强势发布 表示该物质有以下功能 希(吸)格(隔热)斯(如蚕丝围绕)玻(乳交感)色(处子般青涩感)子(用了还不会生孩子)只售998 这么好的产品您还在等什么 赶快拿起电话…..

  41. 1341137

    直接说,所有科幻和神化电影里的事都有可能作到不就得了,这个东西的发现带来了无限的可能

  42. 1341241

    额,标准差的值越高才表明结论越可靠的说
    刚看了下原文:现在分析的实验数据只有4.9个标准差的置信度。但随着进一步的数据分析,置信度可能还会上升,届时我们会更确定我们的确发现了一种新的粒子。

  43. 1341567

    希格斯玻色子 又叫上帝的粒子
    上帝是用空手变白鸽的小把戏创造了世界

    世界是物质的样鸟样子, 就跟白鸽一样是物质的, 那上帝是怎么从空手里变出物质来, 其中有个小技巧, 就是用能量与质量互转的公式…

    那能量与质量真的能变来变去的么? 上帝说: 可以嘀!

    于是科学家们就屁颠屁颠嘀去找这个小把戏的攻略啊,教程啊,神马嘀…. 找着找着,发现漏了一粒…….希格斯玻色子…. TMD…. 科学家们大怒… 就拼死把这粒神马色子要找出来….而且不惜在地底下建造了一个巨环…囧….

    事情大概就是这样子了…大家明白了?

  44. 黑子
    @5 years ago
    1341857

    在欧洲有人预言,只要船一直往西开就能到东方大陆,然后很多人去了,没找到。有一天哥伦布也去了,他到了一块大陆,然后兴奋的告诉大家说“我到了传说中的东方了”。这时候就像科学家找到了希格斯波色子,在没有更进一步的数据确认的时候,科学家无法确信是否找到了标准模型预言的粒子,但是这个发现无论如何都是值得铭记的!

  45. lazycamel
    @5 years ago
    1342277

    虽不知但觉厉

  46. blackray
    @5 years ago
    1342355

    翻译未能做到信达雅

  47. cynics84
    @5 years ago
    1343011

    是个玻色子,但不一定是希格斯。

  48. sssaaa
    @5 years ago
    1365565

    大意就是 希格斯玻色子就是光子

  49. yangbowen1028
    @2 years ago
    2837970

    记得暗能量不是96%是七十多%吧……(74%?)96%好像是暗能量和暗物质的总和吧……

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