在哈勃望遠鏡和韋伯望遠鏡把目光投向百億光年外的宇宙深空的同時,物理學家們還在尋找物質最深處的秘密。
量子力學認為,宇宙中的一切都是由微觀粒子構成的,其中光子和電子等亞原子粒子,由于具備波粒二象性或者說量子疊加態(tài),才被稱為量子,所以量子并不是某種粒子,而是一批粒子的統(tǒng)稱,其中最著名的就是希格斯玻色子,也被稱為上帝粒子。
所謂希格斯玻色子,是一種在希格斯場中產(chǎn)生的粒子,它賦予了其他所有粒子的質量,可以說沒有它就沒有我們的宇宙,因此它才被稱為上帝粒子,如果沒有它的話,宇宙中的所有粒子就都會變成光子以光速飛行,而不可能停下來結合成原子。
在物理學上,希格斯玻色子就是一個承上啟下的傳奇粒子,它位于質量和非質量的交接處,位于有形和無形的交接處,是宇宙中所有粒子,以及宇宙本身存在的基礎,然而從1964年被預言存在,到2012年被正式從對撞機中發(fā)現(xiàn),希格斯玻色子的一生是非?部赖模匾氖怯捎诂F(xiàn)階段粒子對撞機的功率不足,物理學家還無法徹底破解上帝粒子之謎。
僅就目前的數(shù)據(jù)來看
上帝粒子似乎出現(xiàn)了意料之外的衰變,即并沒有按照預測的比率衰變成已知的粒子,而是顯示出與現(xiàn)有理論相矛盾的不穩(wěn)定跡象,這意味著它有可能會改寫粒子物理學標準模型,讓人類目前對微觀世界的了解陷入滿盤皆輸?shù)木车亍?/p>
在目前的標準模型中,希格斯場是遍布全宇宙的一種規(guī)范場,所有的粒子都在這個場內(nèi)不斷運動,不過光子是個例外,因為它沒有靜止質量所以一直在以光速運動,剩下的粒子則在上帝粒子的賦予質量行為之后,按照四大基本作用力開始了排列組合,其中強力弱力電磁力主宰了微觀世界,引力主宰了宏觀宇宙。
為了探尋物質最深層次的秘密
高能物理學家們目前正在申請建造一個全新的超級加速器,也就是一種能把粒子們加速到接近光速水平,然后讓它們發(fā)生對撞的機器,這種對撞往往能讓物理學家們在碎片中找到一些之前沒發(fā)現(xiàn)的粒子,希格斯玻色子就是這樣被發(fā)現(xiàn)的,不過它的出現(xiàn)概率只有百億分之一,所以不論是研究還是利用都很困難。
唯一的辦法就是建造更大的加速器,用更長的加速線圈來提升對撞瞬間的能量密度,只有這樣才能保證粒子對撞瞬間能產(chǎn)生足夠多的碎片,撞出足夠多的新粒子。
總體來看
雖然上世紀的物理學家認為上帝粒子是微觀物理學的最后一塊拼圖,但現(xiàn)在的種種現(xiàn)象證明了,它只是宇宙中更復雜現(xiàn)象的一部分,遠不是微觀物理學的全部,在可以預見的未來隨著超級加速器的誕生,我們一定會發(fā)現(xiàn)更多新的粒子。