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CERN捕捉到上帝粒子信号 宇宙形成之谜有望破解

http://www.kexue.com 2011-12-14 14:30:02 新浪科技  发表评论
 
两个高能质子束(红线)相撞的景象,CMS探测器负责测量它们的能量。黄线代表撞击时形成的其他粒子的移动轨迹  两个高能质子束(红线)相撞的景象,CMS探测器负责测量它们的能量。黄线代表撞击时形成的其他粒子的移动轨迹
CMS探测器,重量达到惊人的1.3万吨CMS探测器,重量达到惊人的1.3万吨
CMS探测器控制室,屏幕上的图像展示了质子束对撞的景象CMS探测器控制室,屏幕上的图像展示了质子束对撞的景象
欧洲核子研究组织的一名物理学家站在白板前解释ATLAS实验欧洲核子研究组织的一名物理学家站在白板前解释ATLAS实验

  北京时间12月14日消息,13日下午,欧洲核子研究组织(以下简称CERN)的物理学家比奥拉-吉亚诺蒂宣布他们首次发现有“上帝粒子”之称的希格斯玻色子存在的坚实证据。虽然所发现的信号并不满足关于一项“充分科学发现”的严格科学标准,希格斯-玻色子是否存在,需要等到2012年才有答案。

  这一次,两个独立的科学家小组在相互不交流的情况下进行实验,以提高实验结果的真实性。其中一个小组由吉亚诺蒂领导,她表示他们的小组在过去一年里发现了上帝粒子存在证据。她说:“我们为未来几个月的研究打下了坚实基础。”

  英国粒子物理学家塔拉-谢尔斯表示实验结果令人感到兴奋,说明还会上演更多相关发现。曼彻斯特大学粒子物理学家斯特芬-索尔德纳-莱姆博尔德称:“ATLAS和CMS(用于寻找上帝粒子的两台探测器)在寻找希格斯玻色子过程中取得了里程碑意义的发现,但当前获取的数据还不充分,还不足以证明这种粒子确实存在。然而,实验结果仍让我感到兴奋,这一次,大型强子对撞机得出了非凡的发现。”

  CERN的态度较为谨慎,指出:“当前得出的主要结论是:如果标准模型的希格斯玻色子确实存在,根据ATLAS的实验结果,它的质量应该在116-130 GeV(千兆电子伏特)之间(与10亿个电子伏的能量相当);根据CMS的实验结果,质量则在115-127 GeV之间。两项实验得出的质量区间大致相同,但这不足以证明发现希格斯玻色子。如果存在的话,希格斯玻色子应该非常短命,会以很多不同的方式衰变。我们的发现立基于观察它们的衰变,而不是希格斯玻色子本身。ATLAS和CMS均对几个衰变通道进行了分析。”

  英国《新科学家》杂志的莉莎-格罗斯曼指出,研究人员根据实验结果认为希格斯玻色子的质量很小,他们还将得出更令人兴奋的发现。她说:“一个质量大约125千兆电子伏特的希格斯玻色子能够为进入地图上未标注的地带炸开一条通道。这种低质量意味着至少需要一种新型粒子去稳定它。”

  得出实验结果后,研究人员给出的确定性水平为“西格马”,这在粒子物理学领域是非常罕见的。研究人员需要拥有5西格马水平的确定性才能在真正意义上得出一项正式发现,也就是说,结果出现统计误差的几率只有百万分之一。只有达到3西格马水平,科学家才会承认实验结果,也就是说,出现误差的几率只有1/370。13日宣布的结果并没有提到西格马水平,ATLAS实验结果的西格马水平为2.3。

  物理学家认为希格斯玻色子是了解宇宙的关键,它赋予构成原子的粒子质量。如果没有质量,这些粒子将以光速在宇宙中穿行,无法结合在一起,形成原子,进而无法形成包括行星和人在内的宇宙万物。1964年,爱丁堡大学物理学家彼得-希格斯预言存在希格斯玻色子。此前寻找希格斯玻色子的努力均以失败告终,导致一些科学家怀疑它的存在。

  寻找希格斯玻色子是大型强子对撞机的一项主要任务。这台对撞机座落于法国-瑞士边界附近地下深处的一条18英里(约合29公里)长的环形隧道。实验中,亚原子粒子质子束以接近光速的速度发生相撞,模拟大爆炸后瞬间的宇宙形态。如果物理学家的理论是正确的,每一万亿次撞击会形成一些希格斯玻色子,而后快速衰变。这种衰变会留下痕迹。

  CMS全称“紧凑渺子线圈”,重1.3万吨,位于地下330英尺(约合100米), ATLAS全称“超环面仪器”,长148英尺(约合45米),高82英尺(约合25米),是迄今为止制造的体积最大的探测器。(孝文)

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