Volkswagen Lover: 希格斯玻色子小檔案

希格斯玻色子小檔案

路透社 - Wed, 4th Jul 2012 03:18 PM

（路透日內瓦4日電）瑞士日內瓦附近的歐洲核子研究中心（CERN）科學家，今天公開他們在搜尋希格斯玻色子（Higgs boson）上的最新發現。這種次原子粒子是137億年前大爆炸（Big Bang）之後，恆星、行星乃至生物形成的關鍵。

● 希格斯玻色子是什麼？

在說明宇宙基本結構的標準模型（Standard Model）理論上，希格斯玻色子是尚未尋獲的最後一塊拼圖。標準模型預測出的另11種粒子已經找出，若再尋獲希格斯玻色子，便可使標準模型獲得證實。但若排除希格斯玻色子存在的可能性，或是發現更奇特的東西，那麼將迫使科學家重新思考宇宙的構成。

科學家相信，在大爆炸後的第十億分之一秒，宇宙有如1大碗粒子湯，以光速四處移動，沒有質量可言。這些粒子是在與希格斯場（Higgs field）互動之下才獲得質量，最終形成宇宙。

希格斯場是理論上的能量力場，無法目擊，遍布在整個宇宙。有些粒子不會受到希格斯場影響，因此沒有質量，比如組成光的光子。

想像美國影星喬治克隆尼（George Clooney）（希格斯玻色子）走在街上，周圍有一群攝影師（希格斯場）圍繞著他，一名普通男子走在同條街上（光子），沒有獲得狗仔注意，繼續過著他的一天。希格斯玻色子就是希格斯場的特徵，就像其中一名攝影師的睫毛。

希格斯玻色子是理論上的粒子，在1964年由6名物理學家首次提出相關假設，其中一人是英國人希格斯（Peter Higgs）。

搜尋希格斯玻色子是在1980年代認真展開，一開始是在芝加哥附近的費米實驗室（Fermilab）現已封存的「正負質子對撞機」（Tevatron）上進行，其後在歐洲核子研究中心的類似機器上進行。但在2010年後，隨著歐洲核子研究中心大型強子對撞機（Large HadronCollider）的啟動，而進行得最密集。

● 標準模型是什麼？

標準模型之於物理學，猶如演化論之於生物學。這是物理學家對於宇宙如何構成的最佳解釋。標準模型認為有12種基本粒子存在，這些粒子受到4種基本作用力支配。

不過宇宙是個大地方，標準模型只能解釋其中一小部分。科學家知道，在我們可以目視的物質以及必然存在的物質之間有缺口。這個缺口一定是由我們尚未完全了解的東西充塞，他們稱之為「暗物質」。星系相互遠離的速度，也比我們所知讓它們分離的力量還快。這個空隙則由「暗能量」補足。這兩個我們不怎麼了解的東西，據信佔宇宙質量和能量96%。

證實標準模型或者可能修正這個模型，將朝物理學聖杯邁進一步，也就是包含暗物質、暗能量與地心引力的「一切理論」，這也超出了標準模型所能解釋。這也有助於理解更深奧的觀念，像是平行宇宙的可能性。

歐洲核子研究中心發言人吉里斯（James Gillies）曾表示，就像愛因斯坦（Albert Einstein）的理論是圍繞著牛頓（Isaac Newton）的研究而發展，歐洲核子研究中心數千名物理學家正在進行的研究，也有可能在愛因斯坦研究的基礎上更上層樓。

● 大型強子對撞機是什麼？

大型強子對撞機是世界上最大且最強的粒子加速器，是27公里長的環狀管路，座落於瑞士與法國邊界下方100公尺的隧道上，斥資30億歐元建造。

兩束質子從管路相反方向發射出，然後相互碰撞，每秒創造出好幾百萬次的粒子碰撞，以複製大爆炸若干分之一秒後的狀況，據信當時希格斯場已「啟動」。

因此產生的大量資料，交由數排電腦檢查。在數兆次的粒子碰撞中，只有極少數的狀況可展現出希格斯玻色子。這讓尋找希格斯玻色子的速度慢下來，只有漸次進展。

● 證實的門檻是什麼？

要聲稱有新發現，科學家自己設定出他們稱為「5個標準差」（5 Sigma）的確認目標，使他們根據粒子加速器資料所作結論純屬統計湊巧的機率，降低到100萬分之一以下。

歐洲核子研究中心尋找希格斯玻色子的兩個團隊稱為Atlas與CMS，他們現在有兩倍資料，讓他們可在去年年底聲稱「貌似瞥見」希格斯玻色子，這也許足以使他們的成果跨過門檻。中央社（翻譯）