■本报见习记者 金婉霞
诺奖回放
2013年,预测了希格斯机制的比利时科学家弗朗索瓦·恩格勒和英国科学家彼得·希格斯,获得当年诺贝尔物理学奖。
位于瑞士和法国边界地下100米深处、一条27公里长的环形隧道内,安装着世界上最大、能量最高的粒子加速器,总投资100亿美元。2012年,这台大型强子对撞机发现了被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子,帮助科学家完成了粒子物理标准模型的最后一块拼图。
然而这个被人类苦苦寻觅了48年的粒子一经发现,即在物理界引发风波。已故著名物理学家霍金就曾警告说,这个粒子有一天可能会摧毁我们的宇宙。
缓慢消亡,还是瞬间湮灭?
科学家用于解释物质基本组成的粒子物理标准模型预言,宇宙的毁灭将是一个缓慢的过程。按照这一模型,一种名叫 “暗能量”的力正在加速宇宙膨胀,直到最终退化成冰冷死寂的状态。但一项新研究指出,宇宙不会如此缓慢地走向消亡,而是会在多年后,在一场大爆炸中彻底湮灭。
哈佛大学的研究人员在研究粒子质量和粒子之间的相互作用时,发现了这一惊人结果,其始作俑者就是 “上帝粒子”。简单说来,希格斯玻色子的存在,证明了希格斯力场的存在——一个散布在宇宙中的隐形力场,以其质量影响其他物质。而研究发现,希格斯玻色子的质量并非恒定不变。由于宇宙中所有物质的质量均由希格斯玻色子赋予,这也许会使生命赖以存在的一切宇宙活动都土崩瓦解。因为,希格斯玻色子的质量变化可能会产生 “负能量泡沫”,而该泡沫会不断扩张,直到吞噬掉整个宇宙。
虽然这听上去似乎遥不可及,但标准模型存在的缺口意味着这种设想的确有可能发生。目前的物理学仍无法解释暗物质或暗能量的运作机制,“上帝粒子”引发的研究涟漪一眼看不到尽头。
大型强子对撞机性价比太低?
工欲善其事,必先利其器。要帮助科学家深入了解宇宙本质和物质本源,就必须借助大型强子对撞机。而如今,社会对于大型强子对撞机的争论越来越多,归根结底是因为 “性价比太低”。
欧洲大型强子对撞机运行已十年,而实验成果非常有限。随着探索不断向前推进,科学实验对对撞机的能量提出了更高要求,实验费用将更加昂贵,投入到人力也更多。
此前,美国也从1989年开始建造大型强子对撞机,经费从30亿美元增加到80亿美元,可由于投资巨大和公众的反对,不得不在1992年终止。美国物理学家、诺贝尔奖得主菲利普·安德森就是反对派的代表,他认为粒子物理学家太执著于高能量对撞这种代价极大的单一研究方式,而忽略了其他重要的实验事实,如暗能量、暗物质等,这比追逐高能量更有意义。
终于在捕获 “上帝粒子”的六年后,欧洲核子研究中心于今年8月再次宣布,终于观测到它衰变为被称为“底夸克”的基本粒子。这一 “常见衰变”的捕获,被研究人员看作是探索希格斯玻色子的里程碑。