颗粒碰撞
科学家今天(12月13日)宣布,他们正在关闭难以捉摸的希格斯玻色子,这是一种被预测但从未被发现的亚原子粒子。现在,世界上最大的粒子加速器,瑞士日内瓦的大型强子对撞机的研究人员说,他们已经缩小了希格斯的质量范围,甚至看到它可能存在的初步提示。
如果物理学家可以明确检测Higgs玻色子并确定其质量,那么该发现将具有广泛的含义。这是最大的五个。
质量的起源
长期以来,人们一直认为希格斯玻色子是解决弥撒起源的奥秘的关键。这希格斯玻色子与一个称为希格斯字段的字段相关联,理论化以遍及宇宙。当其他粒子通过这个领域旅行时,他们的质量就像游泳者在游泳池中湿润一样,思想得以弄湿。
哈佛大学物理学家Joao Guimaraes da Costa说:“希格斯机制使我们能够了解颗粒如何获得质量。” “如果没有这样的机制,那么一切都将是无质量的。”
如果物理学家确认存在Higgs玻色子,则该发现还将确认颗粒获得质量的Higgs机制是正确的。而且,它可能会为下一个谜团提供线索,这就是为什么单个粒子具有他们所做的质量的原因。
哈佛大学粒子物理学家丽莎·兰德尔(Lisa Randall)说:“这可能是一个更大的理论的一部分。知道希格斯玻色子是什么,这是了解该理论可能是什么的第一步。它是联系的。”
标准模型
这标准型号是描述宇宙非常小的成分的粒子物理理论。
已经发现了标准模型预测的每个粒子 - 除一个:希格斯玻色子。
“这是标准模型中缺少的作品,” CERN研究Atlas实验的研究员Jonas Strandberg说。 “因此,肯定会确认我们现在拥有的理论是正确的。如果我们不[找到希格斯],这意味着我们做出了一些错误的假设,我们必须回到绘图板上。”
虽然希格斯玻色子的发现将完成标准模型,并实现其当前所有预测,但标准模型本身并不是完整的。例如,它不包括重力(因此不要指望捕获那个飞球),并且遗漏了被认为占宇宙中所有物质98%的暗物质。
“标准模型描述了我们测量的内容,但我们知道它没有重力,没有暗物质,”塞恩物理学家威廉·默里(William Murray)说,他是英国科学技术设施委员会Atlasand的高级召集人。因此,我们希望将其扩展到更多。”
电动部队
发现希格斯玻色子还将有助于解释宇宙的两种基本力 - 如何统一带电颗粒之间相互作用的电磁力以及负责放射性衰减的弱力。
自然界中的每种力都与粒子有关。与电磁束缚的粒子是光子,一个微小的,无质量的粒子。弱力与称为W和Z玻色子的颗粒相关,它们非常庞大。
希格斯机制被认为是为此负责的。
斯特兰德伯格说:“如果您引入了希格斯田,W和Z玻色子与田野混合在一起,通过这种混合,它们获得了质量。这解释了为什么W和Z玻色子具有质量,并且还将电磁和弱力统一到电动座力。”
发现希格斯玻色子还将有助于解释宇宙的两种基本力 - 如何统一带电颗粒之间相互作用的电磁力以及负责放射性衰减的弱力。
自然界中的每种力都与粒子有关。与电磁束缚的粒子是光子,一个微小的,无质量的粒子。弱力与称为W和Z玻色子的颗粒相关,它们非常庞大。
希格斯机制被认为是为此负责的。
斯特兰德伯格说:“如果您引入了希格斯球场,则W和Z玻色子与田野混合在一起,通过这种混合,它们获得了质量。” “这解释了为什么W和Z玻色子具有质量,并且还将电磁和弱力统一到电动力。”
尽管其他证据帮助缓解了这两种力量的结合,但希格斯的发现将达成协议。默里说:“那已经很扎实了。” “我们现在要做的就是找到真正的证据。”
超对称性
将会受到希格斯发现的另一个理论称为超对称性。这个想法认为,每个已知粒子都有一个“超级零件”粒子,其特征略有不同。
超对称性很有吸引力,因为它可以帮助统一其他自然力量,甚至为构成暗物质的粒子提供了候选者。根据希格斯玻色子的实际质量,它可能对超对称性有信誉,或者对该理论产生怀疑。
斯特兰德伯格说:“如果发现希格斯玻色子是低质量的,这是唯一仍打开的窗口,这将使超对称性成为可行的理论。我们仍然必须证明存在超对称性。”
LHC的验证
这大型强子对撞机是世界上最大的粒子加速器。欧洲核研究组织(CERN)的建造价格约为100亿美元,以探究比地球上到达的能量更高的能量。发现希格斯玻色子被吹捧为机器最大的目标之一。
Higgs的发现将为LHC和从事搜索多年的科学家提供重大验证。
Guimaraes da Costa说:“如果希格斯最终被发现,那将是一个很大的一步。” “您必须投资很多年,并且看到它非常令人兴奋。这对现场非常有利,因为要建造这些机器(它)花费很多钱,并且您需要证明我们为什么要构建这些机器。如果我们对宇宙进行如此重要的发现,那就是为什么我们应该投资这些东西的合理性。”
希格斯的发现也将对科学家彼得·希格斯(Peter Higgs)和他的同事产生重大影响,他们在1964年首次提出了希格斯机制。
“如果发现有几个人会得到一个诺贝尔奖”,加州大学圣地亚哥分校的物理学家,在LHC的CMS实验中的Higgs搜索领导者Vivek Sharma说。