希格斯玻色子

亮点一：发现起源粒子

不约而同地，两大科学杂志都把“希格斯玻色子”的发现列为2012年度科学重大成果。也许，即将过去的2012年，真是属于物理学家的幸运年。

希格斯玻色子是一种亚原子粒子，也就是说，理论上认为它应当是构成宇宙的最基本组成部件之一。但它极为重要又难以寻觅，常被称作“上帝粒子”。科学家们提出的物理学标准模型预言了这种粒子的存在，其作用是解释为何其他粒子会拥有质量。根据这一理论，在宇宙大爆炸之后，一种看不见的力，即希格斯场和与之相对应的粒子——希格斯-玻色子一同形成。正是这个场赋予其他基本粒子以质量的属性。

在过去的16年中，基本可以用郁闷这个词来形容粒子物理学家的集体状态，因为自从1995年发现了顶夸克，他们已经有16年没有发现任何新粒子了。

在宇宙大爆炸发生137亿年之后，为了捕获希格斯粒子，人类齐集了最尖端的科学技术，尝试还原当时爆炸的一瞬间。在横跨法国和瑞士边境的大地之下，大型强子对撞机占据着一条长27公里的圆形隧道。这个空旷的地下世界相当于4个梵蒂冈，如果你要走完全程，要花上整整4个小时。全世界几十万台计算机组成了巨大的分析网络。如此强大的阵容，只是为了寻找一个小得几乎不占任何空间的粒子。这一切，还得先从40多年前一个名为斯蒂芬·温伯格的物理学家所提出的“标准模型”说起。

用英国曼彻斯特大学理论物理学家杰夫·佛尔莎的话说，标准模型就像它的名字一样雄心勃勃，意味着“我们肉眼可见的一切，无论多么复杂而多元，都是由一小撮基本的粒子，根据同样简单的规律相互作用而构建起来的”。“一开始，根本没人相信这个。”中国科学院理论物理研究所研究员李淼说，有关标准模型的论文发表后，3年内皆无任何引用，直到上世纪70年代初期，其预言的“中

性流”首次被实验证实，模型才为学界重视。随后的20多年里，这个模型经受了各种挑战，终于在1979年斩获诺贝尔奖。直到今天，它所预言的61种基本粒子已有60种被成功发现，剩下最后一个，就是希格斯粒子。但这个漏网之鱼，恰恰是“标准模型”这幢摩天大楼的根基所在。

欧洲核子中心2012年7月4日举行新闻发布会，宣布了这一重大新闻。英国著名科学家霍金在表达祝贺之余提到：“我曾经和美国密歇根大学的凯恩教授打赌，认为希格斯玻色子不会被找到，看来我刚刚输掉了100美元。”记者从中科院高能物理研究所获悉，中国科学家亦为实验作出贡献。参与实验值班的北京大学高能物理钱思进教授说，这是50年来全球数千名科学家在艰辛努力后得到的结果。钱思进教授说，找到新粒子绝不是实验的终止，而是新的开端，今后的工作也将更多、更艰巨，意义也更深远。

为什么希格斯玻色子如此重要？第一，它是标准模型中唯一还没有被发现的粒子，因为它的质量最大，只有大型强子对撞机可以，它的工作原理是将两束质子流以接近光速的速度迎头相撞，在此过程中得到其它粒子。第二，它和电子、光子、夸克等我们耳熟能详的基本粒子不同，它是个奉献者，是其他粒子静质量的来源。

如果没有希格斯玻色子，世界会变成什么样？那样的世界里，所有的基本粒子都是以光速在运动。由于基本粒子间传递相互作用的速度就是光速，于是意味着难以存在由夸克形成的稳定原子核。而电子若静质量为零，更意味着不可能形成原子，分子。这样，宇宙中便不会有出现各式各样的星球，更不会出现生命。