| |||
登录  注册
搜索
|
|
 珞珈山水BBS →
科学技术 →
物理 →
单文区文章阅读
|
| 单文区文章阅读 [返回] |
|---|
|
发信人: leader (kikizh), 信区: Physics 标 题: 寻找粒子物理学的“圣杯”——英科学家认为希格斯玻色子将很快被发现 zz 发信站: BBS 珞珈山水站 (Tue Apr 15 13:43:38 2008) 《科技日报》2008年4月14日讯 在40多年前预言了希格斯玻色子存在的英国物理学家彼得 •希格斯，日前在参观欧洲核子研究中心的大型强子对撞机（LHC）时对媒体说：“ 几乎可以确定，很快就可以发现希格斯玻色子。” 希格斯玻色子被认为是物质的质量之源，它是“标准模型”这一粒子物理学理论中最后一 种未被证实的粒子，但是它的存在却是整个“标准模型”的基石。因此，它被称为粒子物 理学的“圣杯”，也被称为“上帝粒子”，充满了神秘色彩。 自从希格斯预言这一粒子存在以来，科学家们就一直试图在实验中发现该粒子从而证实其 存在，但至今所有努力均告失败。 于2003年开始兴建的欧洲大型强子对撞机位于法国和瑞士边境地区地下100米深、约27公里 长的环形隧道中，耗资总计约20亿美元，预计将于今年6月正式开始运行。届时，它将凭借 能使单束粒子流能量达到7万亿电子伏特而成为世界上能级最高的对撞机。科学家普遍期望 在这一对撞机的帮助下，能够在前所未有的对撞能量下取得包括发现希格斯玻色子在内的 新发现。 不过希格斯认为，发现希格斯玻色子未必一定需要大型强子对撞机的帮助。他说，迄今已 运行多年的美国费米实验室的万亿电子伏特加速器（Tevatron）可能已经获得了希格斯玻 色子存在的数据，“这是可能的……希格斯玻色子的身影可能已存在于他们获得的数据中 了，只是还没有从数据分析中找到而已”。 出生于1929年的希格斯说，希望能在迎来自己80岁生日前证实希格斯玻色子的存在。他幽 默地说：“如果届时还是没有发现，那我只能祝愿自己活得再长久一些了。”但他强调， 如果总是不能证实希格斯玻色子的存在，那么他将“非常、非常困惑”，因为他“无法想 象除此之外还能怎样解释物质是如何获得质量的”。 人们早已发现，自然界中物体之间千差万别的相互作用，可以简单划分为4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。在爱因斯坦的相对论解决了 重力问题后，人们开始尝试建立一个统一的模型，以期解释通过后3种力相互作用的所有粒 子。 经过长期研究和探索，科学家们建立起被称为“标准模型”的粒子物理学理论，它把基本 粒子（构成物质的亚原子结构）分成3大类：夸克、轻子与玻色子。“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”。但是这一“家园”有个致命缺陷 ，那就是该模型无法解释物质质量的来源。 为了修补上述理论大厦的缺陷，英国科学家彼得•希格斯提出了希格斯场的存在，并 进而预言了希格斯玻色子的存在。假设出的希格斯玻色子是物质的质量之源，其他粒子在 希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。尔后所有 的粒子在除引力外的另3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，这些粒子基本都已被实验所证实，而希格斯玻 色子是最后一种未被发现的基本粒子。1919年，卢瑟福用天然放射源实现了第一个原子核 反应，即利用阿尔法粒子轰击氮、氟、钾等元素的原子核发现了质子。不久，人们就提出 了用人造快速粒子源来改变原子核的设想。 简单地说，粒子加速器是一种用人工方法产生快速带电粒子束的装置。它利用一定形态的 电磁场将电子、质子或重离子等带电粒子加速，能提供速度甚至接近光速的各种高能量的 带电粒子束，是人们改变原子核和基本粒子，认识物质深层结构的重要工具。20世纪30年 代初以来，回旋加速器、静电加速器相继问世。尔后，人们又陆续发明了各种高能加速器 。 20世纪50年代初，有人开始考虑利用对撞粒子束来获得更高能量，并进而发明了粒子对撞 机。粒子对撞机是加速器的一种，其主要作用是积累并加速相向运行的两束粒子流，到一 定强度及能量时使其进行对撞，以产生足够高的反应能量。 几十年来，人们应用粒子加速器在探索物质构成之谜的道路上取得了许多重大成果，并建 立起粒子物理学这样一门新学科。目前，加速器的应用已经远远超出了粒子物理学的领域 ，在诸如材料科学、分子生物学、医学等领域都有广泛而重要的应用。 自从1980年“大型强子对撞机（LHC）”的构想首度出现以来，历经近30年，这一“世界上 最大的机器”终于从梦想成为现实，即将于今年全部建成并开始投入运行。现撷取一些有 关它的数据“之最”，记录如下： 1．世界上最大的机器：“大型强子对撞机”不仅是世界上最大的粒子加速器，而且也是世 界上最大的机器。它位于瑞士、法国边境地区的地下100米深的环形隧道中，隧道全长26． 659公里。 2．地球上最快的“轨道”：如果“开足马力”，数以百万计的粒子将在环形隧道内以每秒 11245圈的速度“狂飙”，约等于光速的99．99％。 3．太阳系中最“空旷”的地方：为避免粒子流与气体分子发生碰撞，粒子流都在超高真空 的“通道”内运行，其间如同星际空间一样“空旷”，气压仅为10的负13次方个标准大气 压，比月球上的大气压还小10倍。 4．最热与最冷的机器：大型强子对撞机是个既极端热又极端冷的机器。当两束粒子流对撞 的时候，碰撞点将产生极端高温，可以达到太阳中心温度的 10万倍。而与之形成鲜明对比 的是，由于采用了超流体氦冷却等手段，对撞机中粒子运行的加速腔在工作时的温度仅为 零下271．3摄氏度（1．9开），比遥远的太空还要冷。 5．全球最强大的超级计算机系统：大型强子对撞机上进行的每一个大型试验一年所获得的 数据，可以刻满十万张双层DVD。为了对这些数据进行分析，世界各地成千上万名科学家都 参与进来，他们所使用的数万台甚至数十万台计算机借助分布式计算网络（网格计算）联 合在一起，这也构成了全球最强大的超级计算机系统。 相关阅读:  http://www.chinainfo.gov.cn/data/200804/1_20080414_164203.html -- ※ 来源:·珞珈山水BBS站 http://bbs.whu.edu.cn·[FROM: 159.226.37.*] |
| [返回单文区目录] |
|
|
