揭秘“上帝粒子”：从理论预言到实验发现的科学传奇

揭秘“上帝粒子”：从理论预言到实验发现的科学传奇

引用

澎湃

等

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来源

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https://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_20965526

2.

https://baike.baidu.com/item/%E5%A4%A7%E5%9E%8B%E5%BC%BA%E5%AD%90%E5%AF%B9%E6%92%9E%E6%9C%BA/6586742

3.

http://www.news.cn/20240411/91e5bd356930480da83098f994ff9201/c.html

4.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B8%8C%E6%A0%BC%E6%96%AF%E7%8E%BB%E8%89%B2%E5%AD%90

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https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A7%E5%9E%8B%E5%BC%B7%E5%AD%90%E5%B0%8D%E6%92%9E%E6%A9%9F

6.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B8%8C%E6%A0%BC%E6%96%AF%E7%8E%BB%E8%89%B2%E5%AD%90%E7%9A%84%E5%AF%A6%E9%A9%97%E6%8E%A2%E7%B4%A2

7.

https://www.cstnet.cn/lhc

2012年7月4日，欧洲核子研究中心（CERN）宣布了一个震惊世界的消息：科学家们终于发现了希格斯玻色子，这个被誉为“上帝粒子”的神秘粒子。这一发现不仅填补了粒子物理学标准模型的最后一块拼图，更为人类理解宇宙本质开启了新的篇章。

在20世纪60年代，粒子物理学面临着一个巨大的难题：根据当时的理论，所有基本粒子都应该没有质量，这显然与现实世界不符。如果粒子没有质量，它们将以光速运动，原子结构将无法形成，我们所熟悉的物质世界也将不复存在。

为了解决这个难题，1964年，英国物理学家彼得·希格斯提出了一个革命性的理论：宇宙中存在一种特殊的场，即希格斯场，它通过与基本粒子相互作用赋予它们质量。这种相互作用越强，粒子获得的质量就越大。而希格斯场的激发态就是希格斯玻色子，它成为了验证这一理论的关键。

希格斯机制的提出为粒子物理学带来了新的希望，但要验证这一理论，必须找到希格斯玻色子。然而，这个神秘的粒子却异常难以捉摸。

20世纪80年代，CERN启动了大型正负电子对撞机（LEP）项目，这是人类历史上第一个能够产生足够高能量的粒子加速器，用于寻找希格斯玻色子。LEP坐落于瑞士与法国边境地下约100米深处，周长27公里，由4个实验装置（ALEPH、DELPHI、L3和OPAL）组成。经过10多年的运行，LEP成功将希格斯玻色子的质量范围缩小到114 GeV以上。

然而，LEP的能量仍然不足以直接产生希格斯玻色子。为了突破这一瓶颈，CERN开始建造更强大的加速器——大型强子对撞机（LHC）。

LHC是人类历史上最雄心勃勃的科学工程之一。它同样位于地下100米深处，周长27公里，但能量却比LEP强大得多。LHC能够将质子加速到接近光速，并在对撞点产生高达14TeV的能量，足以创造出希格斯玻色子。

2008年9月10日，LHC首次启动，但不久后因技术故障停机。经过两年的维修和升级，2010年3月30日，LHC成功实现了7TeV的质子对撞，开启了寻找希格斯玻色子的新阶段。

2012年7月4日，CERN召开了一场备受瞩目的新闻发布会。LHC上的两个独立实验组ATLAS和CMS同时宣布，他们发现了质量约为125GeV的新粒子，其性质与希格斯玻色子高度吻合。

这一发现立即轰动了全球科学界。2013年3月14日，CERN进一步确认，新发现的粒子具有零自旋和偶宇称，正是理论预言中的希格斯玻色子。同年10月，彼得·希格斯和弗朗索瓦·恩格勒特因提出希格斯机制而荣获诺贝尔物理学奖。

尽管希格斯玻色子已被发现，但关于它的研究远未结束。2018年8月，CERN宣布首次观测到希格斯玻色子衰变为底夸克，这一发现进一步验证了标准模型的预测。

然而，希格斯玻色子的许多性质仍待探索。例如，它是否与其他基本力存在联系？它在宇宙早期的相变中扮演了什么角色？这些问题都将是未来研究的重要方向。

希格斯玻色子的发现不仅是粒子物理学的一个里程碑，更是人类探索宇宙奥秘的重要一步。它让我们更加接近理解宇宙的基本构成，以及物质世界存在的本质。随着LHC的持续运行和升级，我们有理由相信，更多关于希格斯玻色子的奥秘将被揭示，为人类带来更深刻的认识。