央视网|中国网络电视台|网站地图
客服设为首页
登录

更多 精彩视频排行

网友评分最高


首播

重播

  今日视点

  12月13日下午,欧洲核子研究中心(CERN)参与超环面仪器(ATLAS)和紧凑渺子线圈(CMS)探测实验的科学家们宣布,他们首次发现了被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子存在的“线索”,但未获得直接证据。目前,最新发现并不满足一项“确凿的科学发现”所要求的严苛的科学标准,因此,希格斯玻色子是否真的存在,答案要等到2012年年底才会揭晓。

  犹记得一周前,他们宣称“一周后公布结果”;今天,又说“结果明年底揭晓”。欧洲核子研究中心踏踏实实地拿捏了一把大众的胃口。

  “上帝粒子”或已“现身”

  据英国《新科学家》网站12月13日报道,欧核中心的科学家们宣称,“上帝粒子”可能已经在大型强子对撞机(LHC)内“现身”。LHC所包含的ATLAS和CMS两大著名的探测器已经探测到了一种轻量希格斯粒子的线索,如果结果获得证实,将填补标准模型上唯一缺失的一块。

  更令人兴奋的是,这种质量约为125Gev/c(Gev/c是基本粒子质量的一个单位,其中Gev是10亿电子伏特,c是光速的平方)的希格斯粒子也将为科学家们开创新的研究领域,因为质量非常轻的这种粒子至少需要另外一类新粒子来让其保持稳定。CMS小组的发言人吉多·托内利表示:“因此,这个令人兴奋的新发现将会引来一系列新发现。”

  自从科学家们于上世纪60年代提出标准模型理论以来,在描述粒子和原子如何相互作用方面,标准模型一直非常成功,但美中不足的是,标准模型上还有“缺失的一环”,那就是,科学家们一直无法证实希格斯玻色子是否真的存在。科学家们认为,希格斯粒子是万物的质量之源,但问题在于,标准模型不能预测希格斯粒子本身的重量。因此,多年来科学家们一直在不同的粒子对撞实验中搜寻最简单、最普通的希格斯粒子。一系列实验已经将其质量限定在115Gev/c到141Gev/c之间。

  今年,ATLAS和CMS这两台探测器实施了总能量高达7万亿电子伏特的质子束流对撞,这是迄今最高能量的质子束流对撞实验,科学家们希望在碎片中发现希格斯玻色子的踪迹。

  13日下午,托内利和ATLAS探测器小组的负责人法比奥拉·吉亚诺蒂分别公布了实验结果。ATLAS小组将这种希格斯粒子的质量限定在115Gev/c到131Gev/c之间;而CMS团队则认为这种希格斯粒子不会比127Gev/c更重。

  更令人兴奋的是,ATLAS发现了一种质量为126Gev/c的希格斯粒子的线索;CMS则发现了一种质量为124Gev/c希格斯粒子的线索。两个实验几乎观察到同一质量希格斯粒子的线索,这在科学史上尚属首次。托内利说:“ATLAS小组的结果对我们来说非常重要,我们采用不同的方法,得到了几乎同样的结果,真可谓是殊途同归。”

  希格斯粒子可能会出现在LHC内高速质子对撞产生的残骸中,但无法被直接看到,因此科学家们采用的替代方法是,观察不同质量的希格斯玻色子衰变产生的更轻的粒子和质子束流,由于普通粒子也会产生同样的衰变产物,搜寻希格斯粒子的科学家们会在探测器中寻找某些产物出现的“可疑的超出额”。

  证据仍然不足

  尽管两个实验团队都在同样的质量附近看到了某些产物出现了超出额,但是,要想宣称这是一项新发现仍然证据不足。因为实验需要达到5西格马水平的统计显著性(结果出现统计误差的概率不足百万分之一),科学家们才能宣布其为真正意义上的正式发现。现在,ATLAS实验观察到的质量为126Gev/c的希格斯粒子的统计显著性为2.3西格玛;CMS实验观察到的质量为124Gev/c的希格斯粒子的统计显著性为1.9西格玛。吉亚诺蒂表示:“显然,距离我们得出确凿的结论还有点为时尚早。”

  尽管标准模型无法直接预测希格斯玻色子的质量,但它确实能预测粒子如何同希格斯粒子,尤其是产生弱核力的W和Z玻色子相互作用。此前的研究发现,W和Z玻色子的质量分别为80.5Gev/c和91.2Gev/c。鉴于这些粒子相互作用的方式,希格斯粒子的质量可能介于115Gev/c到130Gev/c之间。诺贝尔奖获得者、麻省理工学院的科学家弗兰克·维尔切克表示,质量位于125Gev/c左右的希格斯粒子“正是我们所寻找的希格斯玻色子”。

  将诞生新的物理学

  这个质量也为超越标准模型的物理学铺平了道路。托内利说,因为微妙的量子力学效应表明,一个轻量的希格斯粒子需要一个更重的同伴粒子“作为护卫让其保持稳定”,否则,诞生粒子的量子真空将不稳定,如此一来,宇宙早就分崩离析了。如果希格斯粒子的重量非常轻,今天的事实就表明,至少存在着一类超越标准模型的特殊粒子。

  维尔切克认为,这是一个好消息,它将可以扩展标准模型的数学等式。希格斯玻色子或许能将强核力和弱核力同电磁力结合起来;希格斯玻色子也可能是所谓的暗物质。

  参与ATLAS和CMS的物理学家将梳理更多数据以便证实这一轻量希格斯粒子的存在是否能站得住脚。托内利认为,这两组数据结合起来考虑有望将实验结果的统计显著性强化到3.7西格玛和3.9西格玛之间。

  科学家们表示,如果LHC一直很好地工作,两个实验将获得足够多的数据,并于2012年年底证实或者否认这种最简单的希格斯粒子是否真的存在。若实验结果证实希格斯粒子根本不存在,也将会是令人震惊的新发现。如果目前的信号消失,那么,物理学家们将要等到2015年LHC重新获得能量,以便寻找其他能够给予粒子质量的粒子或现象,而不需要再搜寻希格斯粒子。吉亚诺蒂表示:“可能会有其他事物起作用,我们将密切关注。”

视频集>>

热词:

channelId 1 1 欧洲核子研究中心暂未获得上帝粒子直接证据 1 欧洲核子研究中心(CERN)参与超环面仪器(ATLAS)和紧凑渺子线圈(CMS)探测实验的科学家们宣布,他们首次发现了被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子存在的“线索”