全球物理界沸腾了。追寻将近半个世纪后,4日,位于日内瓦的欧洲核子研究中心向全球宣布,找到一种新亚原子粒子,这种粒子与之前预言构成质量的“上帝粒子”、即希格斯玻色子(可简称“希格斯子”)特征“一致”。若最终确定此次发现的新亚原子粒子就是希格斯玻色子,那么粒子物理学中缺失的重要一环将会填补,支撑现代物理学的奠基性理论标准模型距离将被验证,万物质量来源之谜或可解开。
观测到新粒子
欧洲核子研究中心(CERN)有着世界上最大的实验装置——大型强子对撞机(LHC),其横跨法国和瑞士,这个长达28年之久、造价达几十亿欧元的庞大地下装置,最主要的目的是为了寻找被称为“上帝粒子”的希格斯玻色子。
日内瓦4日9时,欧洲核子研究中心通过网络向全球播放其最新进展的研讨会。研讨会上,两座各自独立的实验室递交了最新报告,均展示了一种新粒子存在的强有力证据。
CERN主席豪威尔说:“我们有了个‘发现’……我们观测到了一种新粒子,符合希格斯子的条件。不过到底是什么粒子,问题仍待回答。”
现场最重量级的是四个物理学理论家,其中三个人完善了标准模型理论,另一个人彼得·希格斯则创建了这个理论,标准模型中最后一个粒子以他命名。4日发布会现场,台下就座的希格斯流下热泪。英国物理学会主席彼得·奈特说,此次LHC的成就与发现DNA和登陆月球相当。利物浦大学粒子物理系主任瑟密斯·布考克则称,对于物理学家来说,这次发现就像哥伦布发现美洲大陆。
是否为希格斯子需确认
“虽然是初步结果,但5标准差和125吉电子伏特的结果让我们确信,这是一个新粒子,”4日,实验室发言人乔·因坎代拉说,“我们确认,它是一种玻色子,而且是我们迄今为止发现的最重的玻色子。这一发现意义重大……我们必须极其努力地继续研究与反复核校。”
在墨尔本观看了视频的中科院高能物理研究所的陈和生说,希格斯等距离诺贝尔奖不远了。陈和生表示,目前还需要进一步确定发现的是希格斯玻色子。CERN现在打算全力以赴地在今年之前给出最终答案,明年大型强子对撞机就将进入两年的大修期。根据计划,此次研究的正式结果将于7月底在学术期刊上发表。
发现新粒子只是开端
参与欧洲核子研究中心大型强子对撞机实验多年、正在参加探测器运行值班的北京大学物理学院教授钱思进在接受记者采访时表示,在欧洲核子研究中心参加大型强子对撞机实验18年来,他经历了两个激动人心的时刻:第一个是2008年对撞机启动,第二个就是4日的消息发布。这是全世界几十个国家、几百个科研单位、数千名研究人员几十年艰苦努力的成果。
钱思进感叹,这一成果来得极为不易,耗资巨大的大型强子对撞机建成并运行、近百万台计算机构成遍布全球的“计算网格”来处理海量对撞数据、来自世界各地的研究人员数十年齐心协力……这些要素缺一不可。他说,中国科研人员也为此作出了贡献。中国多所院校、研究机构的数十位师生参加了大型探测器部件的研制、生产、安装和运行,并积极参与分析工作,这对于大型强子对撞机的实验不可或缺。
钱思进说,找到新粒子绝不是实验的终止,而是新的开端,今后的工作将更多、更艰巨,意义也更深远。大型强子对撞机将继续运行20年以上,科研人员会通过不懈努力,争取在探索未知世界的漫长旅程中取得更多成果。
中国贡献远超百分之一
中国科学院高能物理研究所4日下午视频连线直播了公布实验结果的CERN学术讲座。该所参与CERN两个实验的科学家对媒体表示,CERN实验观测到新粒子并与希格斯粒子一致的这一初步结果,具有里程碑式的科学意义,是探索微观世界的一大进步。在全球合作的CERN实验中,中国提供经费和参与科研人员所占比例在百分之一左右,但中国的贡献“远远超过百分之一”。
参与CMS实验的中科院高能所研究员陈国明说,CMS实验1/3的端盖缪子探测器和端盖电磁能量器的所有晶体,均由中国研制提供。特别是实验中用多变量分析方法区分信号与本底、提高希格斯粒子寻找的灵敏度方面,这次采用了CMS中国组的方法,比去年采用美国组方法的灵敏度要高3%。中科院高能所娄辛丑研究员参加ATLAS实验。他介绍说,ATLAS中国组对实验探测器建造方面的主要贡献,包括研制提供液氩光子电子量能器、精密缪子漂移室探测器和400台ATLAS端盖缪子触发探测器以及网络计算系统等,中国组还积极参与实验数据的物理分析,包括光子触发效率研究、改进双光子希格斯玻色子重建质量分辨约30%、测量双光子希格斯玻色子重建本底噪音等。
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