文/卡卡

“上帝粒子”揭開(kāi)宇宙奧秘

文/卡卡

10月8日，弗朗索瓦·恩格勒和彼得·希格斯分享了今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，獲獎(jiǎng)成果是在1964年做出的一項(xiàng)預(yù)測(cè)。他們關(guān)于希格斯粒子存在的預(yù)言，得到了歐洲核子中心的證實(shí)。

希格斯粒子被認(rèn)為是生成基本粒子的“質(zhì)量”之源，被科學(xué)界稱作“上帝粒子”。世界由幾種基本粒子構(gòu)成，這一提法由來(lái)已久。從德謨克利特2000多年前提出的“原子說(shuō)”到如今被科學(xué)家普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)模型理論，從樸素的形而上學(xué)概念到標(biāo)準(zhǔn)模型所預(yù)言的粒子陸續(xù)被證實(shí)，人類似乎越來(lái)越接近這一問(wèn)題的答案。

遺憾的是，標(biāo)準(zhǔn)模型理論雖然被物理學(xué)界廣泛應(yīng)用，但并不完美。在標(biāo)準(zhǔn)模型建立過(guò)程中，有一個(gè)問(wèn)題一直困擾著科學(xué)家們：按照這一理論，基本粒子并沒(méi)有質(zhì)量，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻又清楚表明，除了光子以外的基本粒子都是有質(zhì)量的。

1964年，希格斯等人提出粒子場(chǎng)的概念，預(yù)言一種能夠吸引其他粒子產(chǎn)生質(zhì)量的粒子存在，在理論上解決了這個(gè)問(wèn)題。不過(guò)，當(dāng)其它粒子相繼被發(fā)現(xiàn)時(shí)，48年來(lái)，“上帝粒子”始終遁形。

如今，“上帝粒子”的發(fā)現(xiàn)正好補(bǔ)全了描述整個(gè)宇宙如何運(yùn)行的物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的缺陷。

美國(guó)物理學(xué)家杰奧·哥斯達(dá)是去年歐洲核子中心宣布發(fā)現(xiàn)疑似希格斯玻色子時(shí)，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所屬探測(cè)器設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)模型召集人。他說(shuō)：“如果沒(méi)有這種機(jī)制，那么所有物質(zhì)都將失去質(zhì)量?！?/p>

如果沒(méi)有“上帝粒子”的存在，其它各種基本粒子都將如光子一般，以光速橫沖直撞。希格斯粒子形成后，除了光子，其它的基本粒子與希格斯粒子發(fā)生碰撞后，就如同輕巧的棉花吸飽了水分一般，獲得了質(zhì)量，速度也慢下來(lái)了。

慢下來(lái)的基本粒子“夸克”在相互作用下，抱團(tuán)組成了質(zhì)子、中子等粒子，質(zhì)子和中子又組成了原子核，原子核與電子在電磁力作用下又形成了原子，原子構(gòu)成分子，由此形成了我們所見(jiàn)到的大千世界。

如果沒(méi)有希格斯粒子，其他的基本粒子就會(huì)仍然以光速運(yùn)行，不能聚合在一起，宇宙將仍然是一鍋沸騰的基本粒子湯，根本不能組成物質(zhì)，生命也無(wú)從談起。

天才的假設(shè)，在時(shí)隔近半個(gè)世紀(jì)之后終于得到了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的肯定。

希格斯粒子的確認(rèn)除了彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)模型缺漏、奠定標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)這一重大意義外，還為科學(xué)家們開(kāi)啟了另一扇大門(mén)，得以進(jìn)行此前無(wú)法進(jìn)行的一些計(jì)算。其中一些計(jì)算的結(jié)果有關(guān)宇宙的命運(yùn)。

在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，希格斯粒子本身的質(zhì)量是一個(gè)非常關(guān)鍵的參數(shù)，它預(yù)示了時(shí)空的未來(lái)命運(yùn)。目前的測(cè)量值顯示，希格斯粒子的質(zhì)量約為質(zhì)子的126倍，這一質(zhì)量值幾乎已經(jīng)處在一個(gè)臨界點(diǎn)上，它預(yù)示著宇宙可能在未來(lái)數(shù)十億年內(nèi)走向毀滅。

這樣的結(jié)果告訴我們，人類所生活于其中的宇宙本身存在著內(nèi)在的不穩(wěn)定性。也許，在數(shù)十億年之后，一切都將瓦解。