欧洲大型强子对撞机将揭宇宙形成秘密

高潮

据中国国际广播电台报道 迄今为止最大的科学研究设备——大型强子对撞机，正在紧张的安装调试之中。欧洲粒子物理研究所的研究人员，正在一条长达27公里的地下隧道里，安装这台巨型管状粒子加速器及其相关设备。几个月后，它就将投入运行。届时，科学家们将可能不仅获得宇宙起源研究的资料，而且制造出黑洞。

　　对撞机工作的机理是：对两束粒子同时加速，使它们以接近光速的速度运动，然后让它们相撞。科学家们的计算显示：每个质子在撞向另一个质子时，其携带的能量相当于一辆重400吨的火车以每小时200公里的速度前进时所具有的能量。科学家们预测，每秒钟可以发生约8亿次这样的碰撞，而每次碰撞都能够产生一些亚原子碎片，供科学家们筛选和研究。

　　而科学家们最想找到的，可能就是希格斯玻色子了。很多年以来，物理学界一直没有解决一个看似简单的问题，即物质为什么拥有质量？1964年，英国爱丁堡大学物理学教授彼得·希格斯提出了一个玻色子的理论，用以回答这个问题。

0 I; p- W2 l8 F+ r) D　　科学家们还希望在对撞过程中可以产生他们所感兴趣的其他东西，比如黑洞。欧洲粒子物理研究所的研究人员希望，大型强子对撞机可以轰开人类所不知道的其他宇宙维度，它就可能释放出巨大的能量，从而将其周围的物质吸进去，形成人造的微型黑洞。

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到时就可以验证四维或以上的空间维度是否真的存在了.

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２００１年１２月，欧洲核子研究中心的科学家在进行了为
+ X5 ]: {  Z* J期一年的数据分析后，公布了对该中心大型正负电子对撞机关闭
前最后５年为寻找希格斯玻色子而进行的大量实验的结果：没有
发现希格斯玻色子存在的证据。
6 k" A9 E. g1 \' B2 b9 a2 H
4 t! H* @) C9 F% C. _6 x　　追求完美无疑是人类的天性之一。就好比我每每重装电脑时
; d; y9 r2 [6 S1 F6 g1 A5 N! N总是要从ＦＤＩＳＫ做起，尽管大多时候ＦＯＲＭＡＴ完全可以
解决问题，但总觉得这样颇不完美，累且繁复一点成为追求完美
的代价在我看来完全值得。当然，这个例子似乎并非“人类追求
完美”的强力明证，但似乎还有点逻辑价值。一千个人所追求的
+ ?- t6 N: i) J- T, A7 r9 v完美可能远远超过一千种形式，但在数千年研究积累之下，如今
大多数的粒子物理学家们对于完美的追求已经变的单一了，那就
是——验证希格斯玻色子的存在。

　　粒子学家们的这一追求是完全可以理解的。因为数千年来，
) n6 f. B2 m1 j1 x8 a人类在对物质本质的研究领域已经走到了这一步，那就是一旦验
. S- z5 u& c! G# ?6 }7 R4 ~证了希格斯玻色子的存在，物质构成之谜的神秘面纱就伸手可及！
2 p3 W) u: B9 S  f- u' N4 ]8 d有了希格斯玻色子，统一理论就完全成立了，将有更多的世间万
象因此而被认知，科学的世界也就毫无疑问的更加完美。有人因
此将希格斯玻色子比做粒子物理学领域的“圣杯”，然而在我看
' e: A  F7 D  w, v# i来，它更像是促成人类追求完美的天使。

　　还是让我们具体的看看，希格斯玻色子究竟是个什么样的东
东。

　　人们已经发现，自然界中物体之间千差万别的相互作用，可
以简单的划分为四种力：即引力、电磁力、维持原子核的强作用
力和产生放射衰变的弱作用力。在爱因斯坦的广义相对论解决了
" T- Y$ s! }7 ]* v& K8 ~重力的问题之后，人们很自然的开始尝试建立一个统一的模型，
以期解释通过后三种力相互作用的所有粒子。准确的说，这一假
! R7 r' S0 |! v* a3 a* t9 t设模型被称为标准模型，它把基本粒子（构成物质的亚原子结构）
7 f" C. u$ x9 U* O, M" q分成三大类：夸克、轻子与玻色子。不用去管这个理论多么复杂，
% j' F* O6 n  `/ f我们需要知道的只是借助于这一理论使得物理学家们眼中的世界
8 L+ w3 b6 o! I/ o. Z变得简单起来：夸克借助于强作用力结合起来，由此产生出质子
和中子；这两种粒子再形成原子核。而属于轻子家族的电子则绕
6 i3 ^1 `' L+ Z" {7 K. ?着原子核旋转，从而形成完整的原子结构。其他已知的亚原子粒
子，要么可归入轻子家族，要么是不同的夸克组成的。

1 a  B% R# ?8 g# n/ k) O& e  }0 q　　标准模型的出现，使得各种粒子如万鸟归林般拥有了一个共
同的“家园”，而且尤其让人陶醉的是，在这个模型中不同粒子
! V% l1 |4 p8 N/ m% h的性质大体上都可以用具有数学对称性的定律来决定，非常之完
美。然而，这种完美有个致命的缺陷，那就是该模型预测出的粒
. q( _1 @4 z8 I% r# y$ q, a子没有任何差别并且质量都为零。于是，物理学家们开始了并不
% O) w$ b7 J' y' w. m; z! b陌生的修补理论大厦的工作，他们假定了希格斯场的存在。进一
- ]0 ~" G+ k- m5 S& D# h步，由于任何已知的场都有与之相关的粒子，因此假设前进一步
的假设就导致了天使的出场——希格斯玻色子的存在。
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换个角度，让我们从假设的结论出发追溯回去似乎更容易理
解。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源，是电子和夸克等
形成质量的基础。其它粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游
  q+ j4 C7 @, I3 f. D. |0 x  _弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。而后所有的粒子在
除引力外的另三种力的框架中相互作用，统一于标准模型之下，
构筑成大千世界。标准模型预言了６２种基本粒子的存在，这些
粒子几乎都已被实验所证实，希格斯玻色子是最后一种未被发现
的基本粒子。
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　　其实科学家们的完美在进入本世纪的时候几乎就要实现：２
- Y' `7 _/ \7 u  v) |, V/ Q０００年９月，欧洲核子研究中心大型正负电子对撞机（ＬＥＰ）
$ B. B  r9 Z- w, j; M' T5 o研究项目的科学家介绍说，他们在实验中发现了一些表明希格斯
玻色子存在的迹象。天使似乎终于露出了她的微笑，然而可惜的
是，天使的笑容并非如同蒙娜丽莎般永恒。当人们为欧洲核子研
究中心的科学家们更确切的证据翘首期待一年之后，等来的却是
相反的结果：科学家们没有发现希格斯玻色子存在的证据。如果
2 T5 Q* ]/ m! O. u: X说有发现的话，那只是去年“发现希格斯玻色子存在迹象”的实
验数据分析错误。
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　　由于现有理论估计希格斯玻色子的质量可能为８０吉电子伏，
) D1 r$ H' N" P% l# s$ X但欧洲核子中心利用ＬＥＰ在１１５吉电子伏的能量水平上依然
/ w7 T# I; L2 S; [3 W没有找到希格斯玻色子，因此许多科学家对这一结果感到十分失
7 F( k9 h* w; c4 h1 y2 M1 v望。在这一结论的基础上，科学家们预计希格斯玻色子存在的可
* B6 u5 K3 b2 i- s) v  l7 n能性仅剩下３０％，如同欧洲核子中心的科学家尼尔·卡德所说：
# E3 A' q/ q: Z“我们失去了大部分的狩猎场”。不过，美梦依然有成真的概率，
! i2 P4 O! m) {& j0 O; v毕竟还剩下３０％。对于科学而言，哪怕是０．０１％的可能都
完全可以铸就一幢新的理论大厦。只是，我们这里的希望是为了
4 V, k4 l# k, F  N! v* G- s/ j8 T挽救标准模型这座大厦而已。
1 V. B, p2 q, S. e, w  B, m8 N　　其实，标准模型并非是唯一的理论体系。早在数十年前，就
% h: @. t: J! R7 \有人针对标准模型的缺陷提出了新的理论，即超对称理论，甚而
有之，还有人提出了条件更为宽泛的弦理论。而即使标准模型成
8 a1 Q  C$ Q5 d$ }3 o$ M- K  u立，由于其不能将引力纳入其体系之中也不能满足一些科学家对
完美的追求，他们认为宇宙不可能由两种毫不相干的理论统辖。
所以，希格斯玻色子这一天使即便是降临人世，也应该不会成为
& T. o0 A3 B1 {" I' Z# P人们追求完美世界的终结。
% u) p# w' ^  u# V% q& o6 i
- R$ L; U3 n: m) }) a: z  m　　或许，不久人们就会真的发现希格斯玻色子的存在；或许，
不久人们将发现其它现有理论模型更加精确并找到另外的天使；
+ z8 j" E' H/ X% T) a! h& J或许，人们终将推翻所有现有假设建立全新的理论模型并最终得
到验证；或许，人们在得到验证的结果后又发现人类认知的世界
被引入全新的领域；或许……无论如何，我们需要的其实并不是
天使，只是一个合理的存在。