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稀格玻色子“上帝粒子”的中國貢獻

2012-07-09 20:28:40 來源:中國日報
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大約137億年前,宇宙還處于一個密度極大且溫度極高的太初狀態。宇宙經過不斷的膨脹到達今天的狀態。當大爆炸結束后,構成宇宙的物質包括夸克-膠子等離子體,以及其他所有基本粒子。

盡管6種夸克和6種輕子都已發現,但被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子至今尚未在實驗中觀察到。希格斯玻色子((Higgs boson))是粒子物理學標準模型預言的一種自旋為零的玻色子,被認為是物質獲得質量的根源。

中國科學院高能物理研究所陳國明研究員告訴中國日報記者,由于希格斯玻色子只在大爆炸的瞬間產生,而且很快就衰變了,所以人們很難找到它存在的證據。

“那么我們怎么才能觀測稀格玻色子?我們必須模擬大爆炸最初的時刻。,”陳國明說。

陳國明是歐洲大型強子對撞機CMS實驗小組成員之一,每年都要赴歐洲核子中心進行合作研究。

歐洲核子中心的兩大實驗CMS((緊湊渺子線圈))和ATLAS((超導環場探測儀))共有中國科學家60人參與,分別是中國科學技術大學、中科院高能物理研究所、北京大學、南京大學與山東大學。

而其中的的大型強子對撞機的CMS試驗匯集了來自全球38個國家,175個大學或研究所的3000多位科學家參與,總投資5億瑞朗,其中中國大陸方面中方貢獻1%。

在全世界的矚目下,歐洲核子中心((CERN))科學家于7月4日宣布看到一個新粒子,很可能就是希格斯玻色子。

“看到這個成果,怎么能不令人興奮呢!” 歐洲核子中心研究室主任Sergio Bertolucci說。((CERN Research Director Sergio Bertolucci))

“去年我們曾聲明,2012年我們要么發現類似希格斯玻色子的新粒子,要么排除希格斯玻色子標準模型理論。經過慎重觀察,我們找到了分歧點:新粒子的發現預示著我們對未來的理解更進一步。”

英國物理學家彼得?希格斯((P.W.Higgs))和其他學者一起在1964年提出了希格斯機制,以解釋物質的質量之源。但這個學說并沒有立即得到人們的認可。

比如,英國媒體每日電訊報引用霍金自嘲的話, “我和密歇根大學的戈登?卡尼(Gordon Kane)打了賭,我說希格斯粒子是不會被找到的。但現在看起來我似乎剛剛輸掉了100美元。”

已經83歲的彼得?希格斯在愛丁堡大學出席新聞發布會。當希格斯教授聽到宣布該粒子存在的聲明時,當場老淚縱橫,他說:“對我來說,這真是難以置信。這一切竟然會在我的有生之年發生。”

在發現稀格玻色子的CMS試驗中,中國的貢獻主要集中在三個方面。中科院高能所和北京大學組成的CMS中國組成功建造1/3的端部繆子探測器陰極條室和阻性板室。另外,中國科學院上海硅酸鹽研究所向CMS提供了用于電磁量能器的5000余根自主研制的鎢酸鉛(PWO)閃爍晶體。

大型強子對撞機建于日內瓦附近、瑞士和法國交界地區地下100米深處的環形隧道內,隧道總長約27公里,兩束能量均為3.5萬億電子伏特的質子流將在超導磁鐵約束下“迎頭相撞”。

“假如我們現在用兩個玻璃球對撞,那么玻璃球會撞碎,里面的復雜結構我們就能看出來了,”陳國明說,“不過質子對撞要困難的多。每對撞10的^12次方才可能出現一個稀格玻色子。”

“另外,CMS中國組在下一階段將著重研究Higgs的相互作用特性。清華大學的鄺宇平院士在LHC對撞之前就很有前瞻性地提出,在Higgs被發現之后選取質子質子對撞產生兩個前向噴注加兩個W粒子的事例來研究Higgs和W的相互作用強度。我們已經使用蒙特卡羅模擬研究了這一過程,并且在國際刊物上發表。同時用真實數據研究了前向噴注的特性,以CMS的名義發表了文章。因此我們在Higgs和W的相互作用強度的測量方面已經走在頭里,”陳國明說。

今年3月,美國費米實驗室“萬億電子伏特粒子加速器”(Tevatron)也宣布他們不就將公布了一項“有趣”的結果。盡管Tevatron已經處于半退役狀態,但是它之前進行的對撞實驗產生的海量數據尚需分析。

據英國廣播公司網站和《自然》雜志網站7月2日報道,美國能源部下屬的費米國家加速器實驗室當日宣布,該實驗室萬億電子伏特加速器((Tevatron))的數據“強烈表明”了被稱為“上帝粒子”的希格斯玻色子的存在。不過,這些數據只能接近證明它的存在,還需要根據歐洲大型強子對撞機((LHC))的實驗結果來建立發現“上帝粒子”存在的更堅實證據。

來源:中國日報(記者 程盈琪) 編輯:于姝楠

編輯: 于姝楠 標簽:

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