2012 年预测:物理学标准模型的现在或永远

2012 年预测:物理学标准模型的现在或永远

在宇宙之初,爆炸的炽热宇宙充满了基本粒子,但这些粒子没有质量。宇宙还包含力场,其中一个力场,希格斯粒子,冷却并凝结成量子液体。液体拖拽其他粒子,赋予它们质量。液体起波纹,波纹形成一种新粒子,称为希格斯粒子。

这听起来就像一个自以为是的故事。但它却是物理学标准模型的基础。到目前为止,物理学家已经发现了标准模型预测的所有粒子,除了一个:希格斯粒子本身。瑞士大型强子对撞机的研究人员已经寻找希格斯粒子一年多了,到明年冬天,他们要么找到它,要么就知道找不到。“目前还不清楚,”在 LHC 工作的约翰霍普金斯大学物理学家 Andrei Gritsan 说,“哪种情况更有趣。”

大型强子对撞机的物理学家通过猛烈撞击其他粒子来寻找希格斯粒子,撞击的力度之大以至于类似希格斯粒子的东西会在碰撞能量之外出现,并在探测器上留下其特征。之前的实验表明,希格斯粒子不会在 0 到 114 千兆电子伏特的能量下“存活”,而物理学家现在已确定 145 GeV 是最高极限,因此他们已经没有地方可找了。

随着碰撞的粒子越来越多,探测到的有希望的信号也越来越多,物理学家们将越来越确信他们探测到了希格斯粒子。到今年夏天,他们的把握将达到 95%,但对于物理学家来说,这还不够。到今年年底,他们将完全确定希格斯粒子的存在。

如果他们真的找到了希格斯粒子,那他们就发现了一件非常奇怪的事情。标准模型将所有粒子分为两类,一类是粘在一起形成物质的粒子,另一类是携带四种力(电磁力、引力、“强”核力和“弱”核力)的粒子。希格斯粒子不属于任何一类,迫使物理学家进一步定义它也不会有任何结果。约翰霍普金斯大学的物理学家乔纳森·巴格尔说:“在这里,语言并不重要,只有数学才重要。”

如果他们找不到它?也许它就在那里,但它的签名不同。或者标准模型有一个致命的缺陷。如果是这样的话,没有人能给出一个合理的解释来解释质量。“这非常令人兴奋,”巴格尔说。“这非常可怕。”

2012:科学之年

  • 车库火箭队接近轨道
  • 游戏突破常规
  • 中国加大力度
  • 国会继续耍花招
  • 2012 年还有十几个故事值得期待

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