希格斯粒子的发现能否开启“新物理学” ?

时间:2019-09-14 08:00:01 来源:山西财经网 当前位置:永鑫说网络 > 励志 > 手机阅读

科学家持有一种满怀热情的希望,在不久的将来,通过发现希格斯粒子来开启一扇物理学新研究领域的大门,他们的热情逐渐消退了。去年的夏天,科学家捕获了一种新粒子,该粒子的特性指向了他们长期寻找的希格斯粒子,在兴高采烈之际,科学家希望很快地开启一扇通往新物理学的大门,创新物理学研究的领域和途径,就像如日中天的“弦理论”在物理学和宇宙学中的影响,然而,在宇宙大爆炸之后形成了物质世界,基本粒子的来源存在许多疑问,在过去的一周,科学家创新物理学的热情受到冷遇。

一个以希格斯粒子为主题的高水准科学会议在位于意大利阿尔卑斯山的一个小村庄举行,科学家在为期五天的报告会上集中讨论了标准模型中最后一个遗失的基本粒子。粒子物理学家花了三十多年的时间来搜寻希格斯粒子,至今不能最终确定它的存在,追踪希格斯粒子的一些物理学认为,人们没有获得有关宇宙蓝图的更多知识,希格斯粒子的发现存在很多疑点。

希格斯粒子的发现能否开启“新物理学” ?

在意大利阿尔卑斯山召开的物理学家大会

来自欧洲核子研究中心的物理学家波林·盖格农认为,发现希格斯粒子的可能性正在减少,人们在不久的将来也许能够看到其它令人兴奋的成果,但是,它不一定是希格斯粒子,在日内瓦附近的欧洲大型强子对撞机实验室,科学家一直在寻找希格斯粒子、或“上帝粒子”。美国科学家彼得·沃特最近在他的博客中提到,去年通过大型强子对撞机发现的粒子非常像标准模型家族的成员,这一发现对于十分沮丧、长久以来希望瞥见希格斯粒子“真容”的科学家来说,无疑是注射了一支“强心针”,在他们的内心重新燃起新物理学远景的火焰。

大型强子对撞机是个巨大的机器,要想从中获得奇异发现的任何机会,诸如:暗物质的存在和超对称的证据都十分困难,科学家分享了过去三年记录的“成堆”试验数据,然而,分析的结论显示,有价值的发现会延期到2015年之后。大型强子对撞机(LHC)关闭了两年,在上个月重新恢复了运行,机器运行的能量提高了两倍,科学家将粒子几乎以光速进行碰撞,他们创造了数以亿次“微型宇宙大爆炸”的模拟,收集了大量的实验数据。

希格斯粒子的发现能否开启“新物理学” ?

(欧洲大型强子对撞机产生的第一批图片,被加速的第一批质子以近光速撞进对撞机的一个被称为瞄准仪的吸纳装置,产生了粒子碎片雨。)

直到现在,希格斯粒子还不能成为一个严格的科学发现,它的完整性和准确性没有最终确立,人们不能解释它的各种神秘性。从上个世纪六十年代的早期开始,科学家对希格斯粒子的存在进行了推测,在它的性质中有很重要的一点,希格斯粒子赋予在137亿年前宇宙大爆炸之后产生的任何飞行粒子以质量,与物体质量有联系的还有神秘的引力。从1980年代开始,科学家暂时将希格斯粒子归为基本粒子的标准模型,去年,科学家通过LHC的碰撞试验似乎找到了这个丢失的粒子,基本完成了标准模型中宇宙粒子蓝图的绘制,然而,像引力的神秘性还在标准模型的解释范围之外。一些物理学家希望,希格斯粒子的最终发现将在“标准模型希格斯粒子”之外开启通往“新物理学”的门关。在“基本粒子动物园”有许多新奇的奥秘等待发现,如同打开了一扇通往“科幻小说”的大门,令人畅想的神奇世界还在后面。

在意大利阿尔卑斯山区一处滑雪村庄举办了物理学会议,这为科学家提供了一次交流的机会,他们一直关注希格斯粒子最新证据的信息,如果希格斯粒子的发现得到确认,科学家们关注的“头等大事”将是暗物质和超对称性,暗物质是不可见的物质,它们占到宇宙成分的大约25%,超对称性是一种理论模型,按照超对称性理论的推测,所有粒子都有其对应的反粒子。暗物质和超对称性成为了“新物理学”的主要概念,它的知识体系应该能解释诸如:宇宙怎样运行的问题?这种知识无疑在标准模型物理学蓝图的范围之外。

希格斯粒子的发现能否开启“新物理学” ?

有关暗物质存在的争论很少,从暗物质引力对周围可见的星系、恒星和行星的影响,人们可以推测暗物质的存在。像星系、恒星和行星一类的可见物质占到宇宙成分的大约4%。围绕超对称性的学术争论一直没有停止,超对称性理论被物理学家称之为SUSY,一些物理学家是SUSY的拥护者;另一些物理学家则是SUSY的反对者,持反对立场的物理学家认为,SUSY是一种幻想,该理论得不到实验的验证,就像有关宇宙如何建立的“弦理论”那样,弦理论看上去非常精美,同样存在验证的困难。欧洲核子研究中心的物理学家奥利弗·布赫缪勒是SUSY的支持者之一,他对媒体表示,科学家需要花费更多的时间和精力,从目前科学团队的研究进展来看,2015年可能迎来“决定胜负”的关键时刻,超对称性理论(SUSY)的正确性可能有一个“尘埃落定”的结果。


编译随感:实践是检验真理的唯一标准。实践是检验社会真理的唯一标准,实验同样是检验科学真理的唯一标准。自然科学的真理必须接受实验的检验。科学家普遍接受了爱因斯坦的广义相对论,他们用多种观测手段验证了这一科学时空观的真理性,人类在太空探索中不能只考虑牛顿的绝对时空观,还必须考虑爱因斯坦的相对时空观,否则会出现一种不可忽略的时间误差。科学家发现了希格斯粒子,他们需要进一步验证它的存在,从基本粒子标准模型中推测了希格斯粒子的存在,现在需要从高能粒子对撞机的实验证实它的存在。科学家初步发现了希格斯粒子,正在以充分而完整的数据进一步推断它的真实性。科学家在去年7月初步发现了希格斯粒子,在发现的消息宣布之后,他们又经历了无数次的实验,直到最终的检验结果。

微观物理世界的“希格斯场论”、“超对称性理论”,“弦理论”都有精美的模型,这些理论很好地解释了微观粒子的存在和它们的运动规律,将相对论和量子论结合起来,人们能够解释宇宙物质的存在和它们的运行规律。得到充分而反复证实的理论是科学的真理,而得不到反复证实的理论则不是科学的真理。违背了实验“出真理”的法则,科学家也可能出错,他们在“纠错”过程中或是放弃、或是完善自己的理论。“新物理学”的建立需要从实验出发,时间的早晚不是问题,上一代人不能完成的使命通过“接力棒”交给下一代人。)

希格斯粒子的发现能否开启“新物理学” ?




(编译:2013-3-11)

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