首页学术圈知识脉络 相似性检测

欧核中心称新发现粒子与“上帝粒子”高度吻合

2012-7-5 09:37:07
科技日报




    欧洲核子研究中心(CERN)官方网站直播发布,CERN的科学家们发现了一种新粒子,其特性与所谓“上帝粒子”即希格斯玻色子的理论描述高度一致,质量范围大约在125—126GeV之间,但CERN表示也需要更多数据来进行佐证。
    北京时间4日下午,大型强子对撞机(LHC)的实验装置之一、CMS(紧凑缪子线圈)项目发言人乔·因坎迪拉首先发布,他们以4.9西格玛(sigma)的水平,在125.3GeV(±0.6GeV)质量范围内发现新粒子。

    紧随其后,LHC另一实验装置ATLAS(超导环场探测器)发言人法比奥拉·吉亚诺蒂称:“我们观察到的数据明确标志着一种新的粒子,确定性水平可达5西格玛,质量约在126GeV附近。”

    希格斯玻色子无法直接观测到,但可以通过观测到某种粒子衰变之后产生的光子等其他粒子,反推这些光子会不会是大型强子对撞机中粒子碰撞产生的希格斯玻色子衰变出来的。而西格玛作为统计术语用来表示标准偏差,在粒子物理学领域,拥有5西格玛水平的确定性(其在统计学上为“真”的比率是99.999%)才能算一项真正意义上的物理发现。

    因而针对此次结果,欧核中心主任罗尔夫·霍伊尔在媒体发布会上将其称之为一次“发现”,并将其描述为“发现了一种和希格斯玻色子的性质非常相符合的粒子”。他认为这是人们“理解自然的一个里程碑”,并补充道,以一个外行人的角度来说,他们已经发现它(希格斯玻色子)了;但从一个内行的角度来说,尚需要更多的数据。

    乔·因坎迪拉也表示:“能以5西格玛的确定性水平,发现质量范围在125GeV左右的新粒子十分激动人心。我们知道它一定是个玻色子,其也是目前发现的最重的玻色子。意义之重大,促使我们一直竭力研究和反复核对。”他将他们的发现描述为“在过去30甚至40年间最大的新发现之一”。

    最早预言希格斯粒子存在、现已83岁高龄的彼得·希格斯本人也出席了当天的成果发表会,并在公布“5西格玛”确定性水平时一度眼含热泪。CERN的陈述结束后,他擦干泪水说道:“我想祝贺每个与这项成就相关的人。能够在有生之年见证这一切真是难以置信!”

    以其命名的希格斯玻色子,是物理学家预言的唯一不自转的基本粒子,在它被预言之前,标准模型有一个致命缺陷——它所演绎出的世界里没有质量。而希格斯玻色子被认为是其他粒子形成质量的基础,它们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。与此同时,希格斯玻色子也是标准模型62种基本粒子中最后一种尚未被发现的。由于它难以寻觅又极为重要,因此也被称为“上帝粒子”。著名科学家霍金则一直对这种粒子不怎么“感冒”,甚至愿意打赌100美金说它不存在。不过,在4日BBC的采访中,霍金说:“看来我是输了这100块钱。”

    目前在CERN官网上,7月4日公布的研究成果被打上了“初步”的标签,因仍有数据在分析中,结果有望本月底公之于众,更完整结论将在LHC为实验提供更多数据后,于今年晚些时候发布。

    CERN最后表示,确定新粒子的特性将需要大量的时间和数据。但无论希格斯玻色子形态如何,我们对于物质基本结构的认知都将向前迈出重要一步。接着研究人员将确定该粒子的确切性质,以及其对于人类理解宇宙的意义。

    早在2011年末,欧核中心主任发表声明,如果“上帝粒子”真的存在,CERN将在未来12个月内发现。其实在LHC过去运行的每一年里,这份声明都曾大同小异地出现过,结果却是模棱两可或一声叹息。而今虽还不能说他“一语中的”,但寻寻觅觅数十载的粒子物理学家们,理应可以开始准备迎接捧得圣杯的美好时刻了。这正如欧核中心主任罗尔夫·霍伊尔所说:“今天我们见证了历史时刻,发现了一个很像‘上帝粒子’的新粒子。比这更重要的是,我们开始了一个新纪元,LHC的物理才刚刚开始。”(记者 张梦然 张巍巍)

    相关链接:

    中国科学家作出了重要贡献

    中国科技网讯 北京时间今天(4日)下午3时,欧洲核子研究中心(CERN)在日内瓦宣布,位于CERN的实验“观测到新粒子,该粒子与寻找已久的希格斯玻色子一致”。记者了解到,在该实验中,中国科学家作出了重要贡献,不仅对探测器的建造起到重要作用,而且在寻找希格斯玻色子的物理分析中也有出色表现。

    在CERN,有两个寻找希格斯的实验在同时分别进行。一个是ATLAS实验,一个是CMS实验。

    据中科院高能物理研究所研究员、ATLAS实验国际合作组成员娄辛丑介绍,中国科学家对ATLAS探测器建造的主要贡献是,实验中的液氩光子电子量能器、精密μ子漂移室探测器、谱仪触发系统电子学检测、网格计算系统等包含了南京大学、中科院高能所、中国科学技术大学等单位的科学家完成的重要器件。特别是ATLAS端盖μ触发探测器,由山东大学建造了400台,全部合格,受到赞誉。

    在ATLAS实验的希格斯玻色子的物理分析结果方面,也有中国科学家的重要贡献,像光子触发效率研究,测量双光子希格斯玻色子重建本底噪音,四轻子衰变H→ZZ∗→41研究中数据生产、信号事例筛选与发展了基于数据的Z+jet本底分析等,均为中国科学家的贡献。

    在ATLAS实验中,虽然中国参与的人数仅为全部人员的1%左右,但ATLAS实验前发言人彼德·简尼说,中国科学家对ATLAS实验的贡献要远远超过1%。

    在CMS实验中,中国科学家也作出了重要贡献。像端盖μ子探测器有1/3为中国科学家所建,端盖电磁量能器中的晶体也是由中国科学家培养提供的。中科院高能所研究员、CMS实验国际合作组成员陈国明说,去年在进行寻找希格斯玻色子的物理分析中采用了美国人的最新方法,而今年则采用了中国人的方法,因为这一方法比美国人的方法在灵敏度上又提高了3%。