7月4日由歐洲核子研究中心發(fā)布的質(zhì)子對(duì)撞后形成的運(yùn)動(dòng)軌跡效果圖。

歐洲核子研究中心7月4日在瑞士日內(nèi)瓦和澳大利亞墨爾本召開(kāi)“高能物理跨洲視頻會(huì)議”，歐洲核子研究中心主管羅爾夫·豪雅在會(huì)議上表示，他們發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子，而這種粒子很可能就是尋找多年的“上帝粒子”——希格斯玻色子。“上帝粒子”將是人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙的一面最直接的鏡子：因?yàn)槿绻鳛橘|(zhì)量之源的它確實(shí)存在，物理學(xué)家就可能因此推測(cè)出宇宙大爆炸時(shí)的情景以及占宇宙質(zhì)量96%的暗物質(zhì)（包括暗能量）的情況。

由于很多粒子的存在時(shí)間非常短，無(wú)法被觀(guān)測(cè)到，物理學(xué)界一直利用最后觀(guān)測(cè)到的光子等其他粒子來(lái)反推它們是由什么粒子衰變而成的。

為了發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，也為了探索宇宙起源，包括中國(guó)在內(nèi)的世界多國(guó)共同資助歐洲核子研究中心興建了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）。該設(shè)備位于瑞士和法國(guó)邊境地區(qū)地下100米深的隧道中，總長(zhǎng)約27公里。LHC上主要有4套大型實(shí)驗(yàn)裝置，其中使用液體探測(cè)器的緊湊繆子線(xiàn)圈（CMS）裝置是專(zhuān)門(mén)用來(lái)尋找希格斯玻色子和宇宙暗物質(zhì)的，而使用晶體（雙光子道）探測(cè)器的超面環(huán)儀器（ATLAS）裝置則被用來(lái)尋找額外維度和質(zhì)量起源等問(wèn)題，而質(zhì)量起源同希格斯玻色子息息相關(guān)。

CMS發(fā)言人喬·因坎德拉在會(huì)議上演示了觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，并給出了根據(jù)該數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的最終結(jié)果。根據(jù)雙光子事件、雙Z玻色子和4輕子事件的觀(guān)測(cè)結(jié)果證明，CMS已經(jīng)觀(guān)測(cè)到了一種新的粒子，“雖然是初步的結(jié)果，但數(shù)據(jù)很給力！”喬表示，該玻色子質(zhì)量在125.3±0.6京電子伏（GeV），置信區(qū)間為5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，即有99.99994%的可信度表明該粒子存在。根據(jù)此前頂夸克發(fā)現(xiàn)的前例，發(fā)現(xiàn)該粒子時(shí)，置信區(qū)間也是5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，可以宣布發(fā)現(xiàn)了新粒子。

ATLAS主管費(fèi)碧歐拉女士表示，他們的項(xiàng)目也發(fā)現(xiàn)了新的玻色子，質(zhì)量為126.5GeV，置信度為5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。但她表示，這只能證明ATLAS觀(guān)測(cè)到了新的粒子，究竟是不是希格斯玻色子還有待確認(rèn)。但是給出的數(shù)據(jù)表明，ATLAS觀(guān)測(cè)的新粒子與標(biāo)準(zhǔn)模型里的希格斯玻色子相符的置信度已經(jīng)達(dá)到了4.6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差——相當(dāng)接近可以宣稱(chēng)為發(fā)現(xiàn)的5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差了！

兩人的發(fā)言引來(lái)了在場(chǎng)觀(guān)眾經(jīng)久不息的掌聲。歐洲核子研究中心總監(jiān)塞爾焦·貝托魯齊表示，我們正處在一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：新粒子的發(fā)現(xiàn)，將使我們將來(lái)能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行更加詳盡的解讀。

希格斯玻色子理論的創(chuàng)始人彼得·希格斯教授也應(yīng)邀出席了會(huì)議，這位83歲的英國(guó)老人興奮得像個(gè)孩子，他向歐洲核子中心表示祝賀，他說(shuō)，“很高興我能活著看到這一天的到來(lái)”。

理論物理學(xué)家霍金認(rèn)為，人類(lèi)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不可能發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子。不過(guò)，他為此打賭的100美金還沒(méi)有輸?shù)簦驗(yàn)榻裉斓臅?huì)議依然無(wú)法證實(shí)，人們發(fā)現(xiàn)的粒子無(wú)疑就是希格斯玻色子。

喬和費(fèi)碧歐拉在會(huì)后的新聞發(fā)布會(huì)上反復(fù)向媒體表示，今天的結(jié)果只能證明我們發(fā)現(xiàn)了符合標(biāo)準(zhǔn)模型的新玻色子，這種玻色子究竟是什么還無(wú)法確認(rèn)，但羅爾夫·豪雅表示，“我們發(fā)現(xiàn)的是一種新粒子，這才是讓我們激動(dòng)的地方”。CMS小組也在其網(wǎng)站上表示，雖然我們發(fā)現(xiàn)了符合希格斯玻色子基本模型的粒子，但并沒(méi)有確認(rèn)發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，因?yàn)槲覀儍H僅關(guān)注了該粒子的質(zhì)量本身，它可能是其他具有該質(zhì)量的粒子。為了確認(rèn)所發(fā)現(xiàn)的就是希格斯玻色子，我們還需要確認(rèn)它的自旋為0，正確的耦合比，等等。這些將是我們今后的工作，但這個(gè)發(fā)現(xiàn)依然讓人激動(dòng)。

是的，無(wú)論確定與否，這都將是本年度甚至是今后十年間物理學(xué)界最重要的發(fā)現(xiàn)。羅爾夫·豪雅在會(huì)議結(jié)束前深情地向世界各地的科學(xué)家和愛(ài)好者表示，今天的成就是世界各國(guó)共同努力的結(jié)果。“今天是歷史性的里程碑，但僅僅是個(gè)開(kāi)始”。

正如歐洲核子研究中心官方宣稱(chēng)的那樣：“希格斯玻色子觸手可及?！薄拔覀儗?duì)宇宙的理解，將要改變！”

（本報(bào)布魯塞爾7月4日電）

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質(zhì)量的起源

周宇峰（中科院理論物理研究所研究員）：目前已知構(gòu)成物質(zhì)世界的基本組元是夸克和輕子，它們都是費(fèi)米子。如果我們對(duì)質(zhì)量起源理解正確，應(yīng)該有一種新的基本粒子存在，即希格斯粒子，俗稱(chēng)“上帝粒子”，它是玻色子，這是一種完全不同性質(zhì)的基本粒子。

在描述人類(lèi)對(duì)物質(zhì)世界基本組元的認(rèn)識(shí)的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型這一理論中，要想回答質(zhì)量的起源問(wèn)題，需要引入一個(gè)物理機(jī)制，通常被稱(chēng)為希格斯機(jī)制。這一機(jī)制預(yù)言了存在一種新的粒子，即希格斯粒子。

目前，粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型所描述的所有物理現(xiàn)象和現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎全部吻合，只有希格斯粒子沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)，因此數(shù)十年來(lái)物理實(shí)驗(yàn)研究的重要目標(biāo)就是尋找希格斯粒子。

位于歐洲核子研究中心的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的主要目標(biāo)就是尋找希格斯粒子。在歐洲核子研究中心有上千名科學(xué)家參與到尋找該粒子的相關(guān)工作中。歐洲核子研究中心公布了最新的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，找到了該粒子存在的強(qiáng)有力證據(jù)。目前觀(guān)測(cè)到的是，一個(gè)新的粒子衰變到兩個(gè)光子的信號(hào)，以及其他的輔助信號(hào)，強(qiáng)有力地支持了看到的新粒子就是希格斯粒子。

當(dāng)然，現(xiàn)在看到的這個(gè)新粒子是否就是希格斯粒子，還有待進(jìn)一步確認(rèn)。一旦確認(rèn)，這將是粒子物理學(xué)領(lǐng)域劃時(shí)代的進(jìn)步，必將幫助人們深刻理解質(zhì)量的起源。

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希格斯玻色子是什么？

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究和探索，科學(xué)家們建立起被稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)模型的粒子物理學(xué)理論，它把基本粒子分成３大類(lèi)：夸克、輕子與玻色子。

標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言了６２種基本粒子的存在，希格斯玻色子是最后一種未被證明存在的基本粒子，由于它難以尋覓又極為重要，因此也被稱(chēng)為“上帝粒子”。

英國(guó)科學(xué)家彼得·希格斯提出了希格斯場(chǎng)的存在，并進(jìn)而預(yù)言了希格斯玻色子的存在。假設(shè)出的希格斯玻色子是物質(zhì)的質(zhì)量之源，是電子和夸克等形成質(zhì)量的基礎(chǔ)。其他粒子在希格斯玻色子構(gòu)成的“海洋”中游弋，受其作用而產(chǎn)生慣性，最終才有了質(zhì)量。爾后所有的粒子在除引力外的另３種力的框架中相互作用，統(tǒng)一于標(biāo)準(zhǔn)模型之下，構(gòu)筑成大千世界。

由于希格斯玻色子是最后一種未被發(fā)現(xiàn)的基本粒子，對(duì)完善粒子物理學(xué)理論“大廈”有重要意義。科學(xué)界相信它的存在并認(rèn)為發(fā)現(xiàn)它只是時(shí)間問(wèn)題。

來(lái)源：人民日?qǐng)?bào) 編輯：馬原