上一篇 下一篇4 2011年02月25日 星期五
放大 縮小 默認(rèn)2011，“上帝粒子”之年？
大型對(duì)撞機(jī)將用兩年時(shí)間檢驗(yàn)希格斯理論
本報(bào)記者 張夢(mèng)然 綜合外電
今日視點(diǎn)
或是廣為流傳的“2011年將會(huì)發(fā)現(xiàn)‘上帝粒子’”的說(shuō)法，或由于成為了尋求這神秘粒子的唯一希望，歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）開始被施壓了。據(jù)英國(guó)《每日電訊報(bào)》2月22日?qǐng)?bào)道稱，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）表示，如果在接下來(lái)的兩年時(shí)間里L(fēng)HC還是搜尋不到“上帝粒子”，那么物理學(xué)家們就需要重新評(píng)估關(guān)于這條理論及其全部相關(guān)論述的正確性。
而在理論預(yù)言中，“上帝粒子”被認(rèn)為是物質(zhì)的質(zhì)量之源，若它真不存在，很多現(xiàn)實(shí)及理論按現(xiàn)行的物理規(guī)則可能都要解釋不通。
希格斯理論之爭(zhēng)再起波瀾
就在今年1月份，美國(guó)能源部公布消息稱，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室萬(wàn)億電子伏特加速器（Tevatron）因經(jīng)費(fèi)尚無(wú)著落將會(huì)于2011年9月關(guān)閉，“壯志未酬身先退”使得美國(guó)人希望借助Tevatron以搶在歐洲同行之前找到“上帝粒子”的美夢(mèng)宣布告吹。其實(shí)Tevatron加速器關(guān)門休業(yè)的“緋聞”幾乎持續(xù)了2010一整年，其中還夾雜了個(gè)小插曲，就是國(guó)外博客一度瘋傳Tevatron已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了“上帝粒子”，隨后當(dāng)然直接被費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室“拍死”為他人炒作。
此邊沸沸揚(yáng)揚(yáng)，而在歐核中心，一向傲睨世間所有其他加速器的LHC正毫不客氣地端走了尋找“上帝粒子”的全部希望。不過(guò)，日前美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）卻對(duì)媒體發(fā)出聲音，科學(xué)家開始質(zhì)疑希格斯這條理論依據(jù)的正確性。
上世紀(jì)60年代，基于楊—米爾斯理論的非阿貝爾規(guī)范場(chǎng)理論興起，并建構(gòu)成為現(xiàn)代的標(biāo)準(zhǔn)模型理論。其唯一的缺憾是并沒有描述到重力，而楊—米爾斯理論應(yīng)用在弱相互作用和強(qiáng)相互作用中，遇到的主要障礙也正是質(zhì)量問題。因此標(biāo)準(zhǔn)模型不是一套萬(wàn)有理論，其尚缺一塊基石。
這塊基石，被蘇格蘭物理學(xué)家彼得·希格斯預(yù)言為最后一種未被發(fā)現(xiàn)的粒子——希格斯玻色子，也就是“上帝粒子”。
因此，若該粒子出現(xiàn)，物質(zhì)質(zhì)量起源之謎也將會(huì)揭開；若該粒子不存在，理論上只能要求所有粒子無(wú)一例外地必須完全沒有質(zhì)量，這無(wú)疑與現(xiàn)行的實(shí)驗(yàn)觀察相矛盾。令人震驚之處就是：物理學(xué)家們?nèi)粢匦略u(píng)估該論述，其意義可不只是一條理論的修改，而是一場(chǎng)顛覆。
再給LHC兩年機(jī)會(huì)？
AAAS同時(shí)宣稱，以LHC的能級(jí)，應(yīng)該再用兩年時(shí)間就能證明“上帝粒子”究竟存在與否，而且他們認(rèn)為真正最有可能的答案極可能為“否”。
歐核中心的工作人員也坦言，盡管他們都希望能使2011年成為“上帝粒子之年”——即在年底前找出存在的證據(jù)，但如果到2012年底前仍無(wú)突破，那么確實(shí)需要重新評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)模型中的論述，以及“上帝粒子”理論還能不能稱為物理學(xué)迄今最高的成就之一。
根據(jù)愛因斯坦著名的質(zhì)能方程（E=MC2），C為光速常量，為了找到大質(zhì)量的粒子M，需要高能量E。除此之外，還要營(yíng)造一個(gè)宇宙大爆炸發(fā)生后的模擬環(huán)境——比深空還冷的溫度、粒子飛行接近光的速度。因此，如果由強(qiáng)大的LHC模擬出的極端狀態(tài)也無(wú)法找到“上帝粒子”，那么也許它根本就不存在，自然界本身畢竟要?jiǎng)龠^(guò)所有實(shí)驗(yàn)與預(yù)測(cè)。
雖然希格斯的理論素有威望，卻至今仍屢遭懷疑。諾獎(jiǎng)得主、亦曾就職于歐核中心的荷蘭物理學(xué)家馬丁努斯·韋爾特曼，早在2008年LHC啟動(dòng)之日就聲稱他本人不相信希格斯理論，就算真的撞出所謂“上帝粒子”，也有必要檢驗(yàn)它是否符合理論之前所做的預(yù)言。
以馬里蘭大學(xué)的尼古拉斯·哈德利為代表者則認(rèn)為：“若沒有發(fā)現(xiàn)‘上帝粒子’，我們將會(huì)非常高興。因?yàn)檫@意味著全新、有趣的理論誕生。且就目前而言，‘上帝粒子’被對(duì)撞機(jī)發(fā)現(xiàn)的可能性非常之低。”
所言非虛。因?yàn)?#8220;世界上所有的粒子加速器都會(huì)在運(yùn)行一段時(shí)間后，有一個(gè)8到12個(gè)月的固定的維護(hù)和升級(jí)周期”，何況LHC還復(fù)雜到總會(huì)迸發(fā)意外。所謂兩年時(shí)間中LHC實(shí)際工作時(shí)間有限得很，“上帝粒子”及其理論的命運(yùn)也讓人牽掛得緊。
但韋爾特曼認(rèn)為無(wú)須擔(dān)心——就算LHC沒有發(fā)現(xiàn)希格斯理論的證據(jù)，它的支持團(tuán)也會(huì)找出相應(yīng)的借口來(lái)解釋的。也有世界各地不斷刷新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示“上帝粒子”可能并不是一種單一的粒子，而是多種質(zhì)量相似但所帶電荷存在差異的粒子群。
客觀世界不會(huì)為理論預(yù)言而變化，只能是完善、修改、顛覆理論以便更好的描述它。無(wú)論你“上帝粒子”存在或不存在，慣性質(zhì)量都在那里，不增也不少，等待著被完美解讀。
