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“上帝粒子”的希格斯玻色子 希格斯玻色子


“上帝粒子”的希格斯玻色子 希格斯玻色子

文章插图
希格斯玻色子(“上帝粒子”的希格斯玻色子)
粒子真正的专业术语是希格斯玻色子 。对于物理学家来说，这是不必要的夸张 。因研究亚原子粒子的质量而获得诺贝尔奖的彼得·希格斯称其为“物理学中最基本的粒子” 。不管是不是上帝粒子，这个发现都是开创性的，也许是我们短暂历史中最重要的发现之一 。
2012年7月，世界被彻底的混乱所搅动——胜利和喜悦的混乱 。物理学家终于解开了困扰他们40年的一个谜 。当大家热情握手时，一位老人开始哭泣 。这个人就是彼得·希格斯 。最后发现他对新基本粒子的预言是正确的，是对物理标准模型中基本粒子族的必要补充 。

插图:上帝粒子的报纸
希格斯玻色子的发现尤其令人兴奋，因为它被吹捧为上帝粒子 。但是为什么它会有这么一个耸人听闻的外号呢？
自然的力量
如果社交媒体教会了我们什么，那就是在一种文化中，思想以指数速度传播，误解也是如此 。没有语境，即使是喜剧也可能变成悲剧 。上帝粒子的发现是否最终证明上帝确实存在？
如果你在和物理学家交谈时说出“上帝粒子”这个词，如果他或她做鬼脸反驳你，不要感到惊讶 。令物理学家懊恼的是，这个术语现在和粒子纠缠在一起了 。对物理学家来说，这是不必要的夸张 。彼得·希格斯称它为“物理学中最基本的粒子” 。但是为什么我们如此渴望找到它呢？
模型中的基本粒子可以分为费米子和玻色子 。费米子是组成物质的粒子，而玻色子是在物质之间传递力的粒子 。50年代末，证明了物质和辐射都具有粒子和波的特性 。这就是今天的波粒二象性 。因此，每个粒子都与该粒子所携带的相应场或扰动相关联 。

插图:标准模型
比如，我们知道两块磁铁之间的斥力和引力是电磁相互作用，但你不知道的是，场是由光子携带的 。虽然我们可以利用磁铁的运动来检测磁场，但是携带磁场的粒子却不能 。这是因为力粒子或玻色子是不可见的或“虚拟的”
这个信息资源网络模型描述了四种基本自然力中的三种 。按强度可分为:连接核的强度，由胶子携带；电磁力，是最常见的，由电子携带；而弱力，存在于衰变和核反应中，由W粒子和Z粒子携带 。
一种被称为引力子的假想粒子被认为携带了吸引信息资源的第四基本力，但每一次将其纳入模型并完成拼图的尝试都失败了 。对于物理学家来说，无法在一个单一的模型中包含所有的相互作用力一直是他们沮丧的根源 。

图示:美国国家科学基金会的LIGO探测到了引力波 。引力子可能是携带引力波的玻色子吗？
追求对称
物理学家渴望确定性 。他们渴望能够预测一些事情，见证一些事情 。标准模型允许我们描述只有原子核千分之一大小的粒子的行为，但我们仍然不满意 。
这些力之间存在明显的不对称性 。电磁作用的范围是无限的，而弱力的范围是有限的 。物理学家认为存在一种对称性，一种比四种基本力更基本的力 。他们认为这四种基本力是从一条河流中分离出来的三角洲流 。所有不同的力都是一种力的表现，这种力是大爆炸后的第一种力 。

虽然引力目前是不可能的，但我们希望实现对称，或者把剩下的三个力结合成一个力，我们称之为统一力(GUF) 。但是，这种对称性只有在巨大能量或者大统一能量中才能看到——大爆炸后的能量占主导地位 。例如，要探测GUF，我们需要一个太阳系大小的粒子加速器！他们希望未来几年开发的粒子加速器能够强大到足以探测到它 。

插图:三角洲河流，自然力
弱力不像电磁力那样充满漫游欲望的原因是，与光子不同，弱力粒子质量大；他们很累，因为他们的素质让他们陷入困境 。20世纪60年代，史蒂芬·温伯格成功地将两种理论统一起来，提出了电弱理论 。他第一次成功预言了W粒子和Z粒子，并计算了它们的质量 。16年后，CERN成功探测到它们，发现它们的质量大约是质子的一百倍，与温伯格最初的预测相差不远 。
这个孩子的发现是历史性的，但是我们的工作还没有完成 。只有当人们能够解释是什么导致了不对称，是什么导致了力粒子的质量，一个完整的电弱理论框架才能发展起来 。
希格斯玻色子-上帝粒子
彼得·希格斯提出了基本力场的新假设，这种相互作用会把质量注入到弱场粒子中 。无处不在的力场最终被称为希格斯场，与之相关的粒子被称为希格斯玻色子 。希格斯认为，W和Z粒子会干扰场，产生它的质量，而光子会无差别地经过，不会产生任何质量 。


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