上帝創造的粒子（上帝創造的粒子）

2023-05-04 00:35:58 1

上帝粒子真正的專業名詞叫希格斯玻色子。對物理學家來講，這是不必要的誇張。彼得•希格斯(Peter Higgs)—因其在亞原子粒子質量方面的研究而獲得諾貝爾獎——將其稱為「物理學最基本的粒子」。不管是不是上帝粒子，這一發現都是開創性的，也許是我們短暫歷史上最重大的發現之一。

2012年7月，世界被徹底的混亂所攪動——一種勝利和歡欣的混亂。物理學家們終於解開了一個困擾他們40年的謎團。當每個人都熱情地握手時，一個老人哭了起來。這個人就是彼得•希格斯(Peter Higgs)。最終發現他對新的基本粒子的預測是正確的，該基本粒子是物理標準模型中基本粒子家族的必要補充。

圖解 :上帝粒子的報紙

希格斯玻色子的發現特別令人期待，因為它被吹捧為上帝粒子。但是，為什麼它有如此聳人聽聞的外號呢？

自然之力

如果說社交媒體教會了我們什麼的話，那就是在一種文化中，思想以指數級的速度傳播，誤解也是如此。沒有上下文，即使是喜劇也會變成悲劇。上帝粒子的發現最終證明了上帝確實存在嗎?

如果您在與物理學家交談時說出「上帝粒子」一詞，如果他或她做鬼臉反駁你，請不要感到驚訝。令物理學家懊惱的是，這個術語現在與粒子糾纏在了一起。對物理學家來說，這是一種不必要的誇張。彼得·希格斯稱它為「物理學最基本的粒子」。但我們為什麼如此迫切地想要找到它呢?

標準模型中的基本粒子可分為費米子和玻色子。費米子是組成物質的粒子，而玻色子是傳遞物質間力的粒子。在20世紀50年代末，證實了物質和輻射都既具有粒子性又具有波動性。這就是現今的波粒二象性。因此，每個粒子都與粒子所「攜帶」的相應場或擾動相關聯。

圖解：標準模型

例如，我們知道兩個磁鐵之間的斥力和引力是電磁相互作用，但是你不知道的是該場是由光子攜帶的。儘管我們可以用磁鐵的運動來探測磁場，但是攜帶磁場的粒子卻不可以。這是因為力粒子或者玻色子是不可見的或者說是「虛的」

這個模型描述了四種基本自然力中的三種。根據強度，它們可以分為：連接原子核的強力，它是由膠子攜帶；電磁力，這是最常見的，它由電子攜帶；以及弱力，它存在於β衰變和核反應中，由W 粒子和Z粒子攜帶。

一種被稱為引力子的假想粒子被認為攜帶著第四種基本力引力，但每一次將其納入模型並完成謎題的嘗試都失敗了。對物理學家來說，無法將所有相互作用力囊括在一個模型裡一直是他們沮喪的根源。

圖解：國家科學基金會的LIGO探測到了引力波，引力子可能是攜帶引力波的玻色子嗎？

追求對稱

物理學家渴望確定性，他們渴望能夠預測某件事，見證某件事。標準模型允許我們描述原子核大小千分之一的粒子的行為，但我們仍然不滿意。

這些力之間存在著明顯的不對稱性。電磁作用的範圍是無限的，但是弱力的範圍是有限的。物理學家們相信存在一種對稱性，一種比四種基本力更基本的力。他們認為這四種基本力是從一條河流中分離出來的三角洲的溪流。所有不同的力都是一種力的表現，這是大爆炸後出現的第一種力。

雖然引力目前是不可能的，但我們希望實現對稱，或者將剩下的三種力合併成一個力，我們稱之為大統一力(GUF)。然而，這種對稱性只能在巨大的能量或大統一能量中看到——大爆炸後的能量佔主導地位。例如，要探測到GUF，我們需要一個太陽系大小的粒子加速器! 他們希望在隨後幾年裡發展起來的粒子加速器能夠強大到足以探測到它。

圖解：三角洲河流，自然力

弱力不像電磁力那樣充滿漫遊欲的原因是，與光子不同，弱力粒子質量大;他們倦怠是因為它們的質量讓他們陷入困境。20世紀60年代，史蒂文·溫伯格成功地將這兩種理論統一起來，並提出電弱理論。他第一次成功地預言了W粒子和Z粒子，並計算出了它們的質量。16年後，歐洲核子研究中心成功地探測到了它們 ，並發現它們的質量大概是質子質量的一百倍，這與溫伯格最初的預測相差不遠。

子的發現是歷史性的，但我們的工作還沒有完成。一個完整的電弱理論框架只有在人們能夠解釋是什麼導致了不對稱性，是什麼導致了力粒子的質量時才能被發展出來。

希格斯玻色子——上帝粒子

彼得·希格斯提出了一種新的基本力場的假設，這種相互作用將在弱場粒子中注入質量。無處不在的力場最終被稱為希格斯場，與之相關的粒子被稱為希格斯玻色子。希格斯認為，W和Z粒子會干擾該場並產生其質量，而光子則會無差別地迅速掠過，而不會產生任何質量

圖解：光速-光是宇宙中速度最大的東西，因為它沒有質量。

令所有人驚訝的是，人們意識到希格斯場不僅負責力粒子的質量，還負責物質粒子的質量。雖然物質的機制會擾亂希格斯場不同,言下之意是,如果沒有希格斯場,就沒有質量,沒有質量,質子不會抵制運動,停止,聚集和形成的,而是通過空間以光的速度呼嘯而過。沒有它，我們就不會存在。所以，是的，它的發現非常重要。

然而，沒有證據，理論只是推測。希格斯玻色子是出了名的難以捉摸;探測希格斯場需要的能量遠遠超過了現今主流的加速器所能提供的能量。此外，更大的能源帶來更大的風險和成本。不能保證更大的加速器會探測到它。如果所有的努力、高昂的費用和不可挽回的時間都變成了泡影呢?

20年過去了，物理學家們仍然一無所知。1993年，美國物理學家利昂·萊德曼(Leon Lederman)和迪克·特萊西(Dick Teresi)撰寫了《上帝粒子》(The God Particle)一書:如果宇宙是答案，那麼問題是什麼?有趣的是，最初的標題應該是「戈德曼粒子」，這反映了物理學家們在近20年的時間裡無法找到它所帶來的極度沮喪。然而，出版商不同意，作者們將其刪減為「上帝」。結果呢?一個令人震驚的名字!它就像一個寄生蟲，像一個有良心的寄生蟲，似乎不會很快離開。

圖解：大型強子對撞機（LHC）的周長是2.57公裡（約為2575米），使它成為有史以來建造的能量最大的粒子加速器。

錯誤的解釋被曲解了，陰謀隨之發生。當大型強子對撞機(LHC)在2005年開始發展時，各種令人困惑的陰謀開始出現。一些人認為物理學家打開了通往地獄的大門!

物理學家通過研究高速粒子碰撞中分散的碎片，發現了新的更小的基本粒子。這類似於研究一臺電視機的內部結構，方法是研究從建築物頂部扔下來的碎片。2012年，人類有史以來建造的最強大的粒子加速器——大型強子對撞機(LHC)以接近光速的速度對撞質子，最終在它們的內臟中發現了長期尋找的希格斯玻色子。

圖解：發現希格斯玻色子的碎片的計算機模擬。

希格斯場的發現僅僅是個開始。我們推測，該領域的許多「版本」最終將不僅建立對稱性，而且建立所謂的超對稱性——一個擴展的標準模型，有望填補仍然存在的空白。這也將包括構成暗物質的任何東西，一個目前看來比希格斯場更加難以捉摸的場。

不管是不是上帝粒子，這一發現都是開創性的，也許是我們短暫歷史上最重大的發現之一。我們的祖先用棍棒出發，但最重要的是好奇心，跟隨著溼的礫石，追蹤斑點到小溪，在懸崖上攀登懸崖，再到河流，現在我們已經艱難地追溯到四溪流。在這個時代，我們鍛造了工具，正如亞瑟·克拉克所說，這些工具「與魔法無異」。不久，我們將沿著小溪來到河邊，將木棍固定在河邊的地上，開始我們史詩般的朝聖之旅。然後，我們就可以不再疑惑「如何」，而開始思考「為什麼」。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3. sciabc- sunny

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