共同奋斗,3000位科学家永久改变物理学进程

简介:讲述了希格斯玻色子被发现的经过 , 从1964年PeterHiggs预言希格斯玻色子的存在开始 , 到后来CERN高能粒子对撞机的建立 , 到后来的发现希格斯玻色子 , 来自世界各地的3000名科学家共同参与实验 , 给物理学填上了缺失的一块碎片 。
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物质客观存在的一个理论 , 就是我们所知的粒子物理标准模型 , 这个理论解释了自然界基本粒子(准确的说是17种基本粒子)与基本力的相互作用 。 在20世纪70年代 , 这一概念总结了当时所知晓的物质构成 。
直到20世纪60年代 , 16种基本粒子才被发现 , 但还是有些不对劲 。 之后 , 就是在1964年 , 英国物理学家彼得希格斯公开了一份预测新粒子存在的论文 , 这个粒子能给予其他所有粒子质量 , 从而物质得以存在 。 与此同时 , 世界上其他物理学家也给出了一种非常相似的粒子 。
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希格斯玻色子被称为“上帝粒子” , 全世界都在寻找它 。 如果这个粒子确实存在 , 这将是标准模型中最后缺失的部份 。 它从未被发现 , 因为没有哪个粒子加速器能提供足够的数据去证实它 。 但是在它被首次猜测的半个世纪之后 , 谜底最终揭开 。
2012年7月4日 , 科学家们宣布在大型强子对撞机中发现类希格斯玻色子 。 这个对撞机位于欧洲核能研究组织(CERN) 。
标准模型已经构建
追梦——1994年12月 , 大型强子对撞机建设一路绿灯 , 花费近100亿刀 , 是迄今为止最贵的科学仪器 。
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这个对撞机是世界上最大的和能量最强的粒子加速器 , 超导体周长达27公里(17英里) 。 它位于CERN地下一个100米的隧道内——大约一个足球场宽 , 横跨法国和瑞士 , 位于日内瓦附近 。
在加速器内部 , 两道高能粒子束以接近光速来回运行 , 直到它们相互粉碎 。 在将近-271.3摄氏度 , 在这个比外层空间还要冷的超导体所形成的强磁场约束下 , 这些粒子束在加速器内环的四个地方碰撞 , 对应着四个粒子检测器的位置:ATLAS,CMS,ALICE,和LHCb 。
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这并未迎来开门红 , 对撞机原计划于2005年左右启动 , 却一直推迟到2008年9月才开机 。 之后 , 仅仅在上线一星期后 , 一个电路错误损坏了某个磁体 , 导致行动又停滞了一年半 。
“ATLAS帝国不需夜晚 , 因为这里无人困乏”
一旦启动 , 针对迈克尔塔特斯所描述的皇冠上的明珠——希格斯玻色子的研究就开始了 。 塔特斯是哥伦比亚大学物理学教授 , 是ATLAS试验成员之一 , 负责管理着美国分配给这个项目的物理学家 。
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即使物理学家没有发现这个粒子 , 但他们的付出也是对该项领域的贡献——这是一个没有失败的机构 , 塔特斯说 , “即使你没有发现它 , 这也可能相当的妙 , ”塔特斯告诉Inverse,因为这可能开拓出一项新的理论 。
这个团队——两只队伍在CERN——ATLAS和CMS 。
实验——两组分工各有竞争 。 像兄弟姐妹 , 相互鼓励相互比试 。
这两个团队像一只军队 , 由近3000名物理学家组成 , 来自十几个不同国家 。
他们之间如何保持联络——研究员从近60个国家召集 , 这么大的分布 , 有优点也有不足 。