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第兩百八十二章上帝粒子

1964年時候不列顛物理學家彼得希格斯發表了一篇學術理論文章,提出一種粒子場的存在,預言一種能吸引其他粒子進而產生質量的玻色子的存在。他認為,這種玻色子是物質的質量之源,是電子和夸克等形成質量的基礎,其他粒子在這種粒子形成的場中游弋併產生慣性,進而形成質量,構築成大千世界。

在標準模型中,預測各種粒子,而這些粒子都被相繼發現,目前就只剩下這個神奇的粒子,而這個粒子被別人以‘希格斯’的名稱名稱,成為‘希格斯玻色子’,外號為‘上帝粒子’。

希格斯是粒子物理中的大牛,他提出了希格斯機制,在此機制中,希格斯場引起電弱相互作用的對稱性自發破缺,並將質量賦予規範玻色子和費米子。希格斯粒子是希格斯場的場量子化激化,它透過自相互作用而獲得質量。

而歐洲大型強子對撞機,就有機會發現希格斯粒子。

而說起希格斯和希格斯玻色子,又不得不提起布勞特、恩格勒。

希格斯和布勞特、恩格勒雖然分屬不同的國家,但在物理界他們卻被視為同一團體,希格斯機制在歐洲核子中心的官方稱謂是布勞特恩格勒希格斯機制。

可惜在希格斯玻色子被發現後,彼得希格斯和弗朗索瓦恩格勒同時獲得諾貝爾物理獎,而讓人遺憾的是羅伯特布勞特在此之前已經故去,無緣該獎項。

換句話說,如果希格斯玻色子在布勞特去世之前被發現,那麼到時候登上諾貝爾物理獎領獎臺的就會是他們三人,而不僅僅是希格斯和恩格斯。

得知此次歐洲大型強子對撞機啟動的一個目標是尋找‘上帝粒子’希格斯玻色子,劉一辰便起了好奇心,開始研究起希格斯玻色子的相關論文和文章。

在標準模型理論中,基本粒子分成3大類:夸克、輕子和玻色子。標準模型的缺陷,就是該模型無法解釋物質質量的來源。在本質上,這個場就像一池黏黏的蜜糖,除了非質量的基本粒子,透過此場的時候,會將粒子轉變成帶有質量的粒子,就像是原子的成分。在標準模型中,希格斯粒子包含了一箇中性與兩個帶電成分的區域。兩個帶電和一箇中性區域皆是希格斯玻色子,是縱向三極化分量帶質量的w+、w和z玻色子。

目前理論學家預測新的物理學會建構在標準模型之上能量在tev的尺度,基於不足的標準模型性質。希格斯粒子可能的最大質量是14tev。

而研究希格斯粒子,又不得不研究標準模型。

粒子物理學在20世紀50年代,經歷了一個短暫的困難時期,按照諾貝爾獎得主、電弱統一理論提出者之一的斯蒂芬溫伯格的話來說那是“一個充滿挫折與困惑的年代”,幾乎當時已經應用的理論都遇到了很大的問題。

而就在這一個時期,誕生了一位傑出偉大的理論物理學家――楊震寧!

1952年楊震寧在統計力學方面的特色是對紮根於物理現實的普遍模型的嚴格求解與分析,從而漂亮地抓住問題的本質和精髓,因此他和合作者發表了3篇有關相變的重要理論,後來被稱為‘相變理論’。1957年,楊震寧與合作者發表一系列關於稀薄玻色子多體系統的論文,弱相互作用中宇稱不守恆與玻色子多體問題震驚了整個物理學界,使得他和李政道獲得了諾貝爾物理學獎。而在20世紀60年代,尋找具有非對角長程式的模型的嘗試將楊震寧引導到量子統計模型的嚴格解,這一時間楊baxter方程誕生了。

於是,基於楊米爾斯方程的非阿貝爾規範場理論,逐步構建完成了現代的標準模型理論,從此標準模型成為粒子物理學的主流,標準模型共預測62種粒子,它的很多預言不斷為一個又一個激動人心的實驗成果所證實,預測的62種粒子已經驗證了61種粒子,只剩下最後一種的‘希格斯玻色子’至今未曾發現。

而標準模型理論,誕生了一位位傑出數學家,可以說是諾貝爾物理學獎拿獎拿到手軟。

“標準模型理論的創立,當真是夠偉大的,給人類帶來難以想象的財富!”劉一辰越是深入瞭解,越是感慨。

這半個世紀粒子物理發展迅勐非常,可以說都是挖掘標準模型這一座寶藏。

而現在這座寶藏,最後最值得挖掘的就屬‘上帝粒子’希格斯玻色子。

標準模型包含費米子及玻色子兩類――費米子為擁有半整數的自旋並遵守泡利不相容原理的粒子;玻色子則擁有整數自旋而並不遵守泡利不相容原理。簡單地說,費米子組成物質的粒子,而玻色子負