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诺贝尔物理学奖揭晓! 4问题搞懂「上帝粒子」

2017年10月08日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1398字 ⁄ 字号 评论关闭

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继诺贝尔医学奖公布之后第二天,诺贝尔基金会再度公布物理学奖,由现年84岁的英国物理学家彼得.希格斯(Peter Higgs,图右)以及80岁的比利时物理学家法兰西斯.
恩勒特(Francois Englert,图左)两人共同获得,得奖原因是肯定他们正确推论了被称为「上帝粒子」(God particle)的希格斯玻色子的存在。

直到去年,欧洲核子研究中心(CERN)利用「大强子对撞机」实验观察,才终于侦测到希格斯玻色子的存在,成为两人获奖的重要关键。

事实上,上帝粒子的发现也有台湾研究团队的贡献。 早在13年前,台湾就已参与了位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN)的「大强子对撞机」计划,参加的研究团队包括中央研究院、台湾大学物理系以及中央大学物理系。 目前在中研院物理所担任副研究员的林诚谦 ,是诺贝尔奖得主希格斯的学生,曾跟随希格斯做研究。

究竟什么是希格斯玻色子? 为何如此重要? 以下是美国CNN以深入浅出地方式为读者解释复杂的物理概念。

Q:何谓希格斯玻色子(Higgs boson)?

A:分子物理学的「标准模型」(Standard Model)理论可以解释宇宙间的粒子和力量如何互动。 但是目前的理论却无法说明这些粒子为何具有质量。

不同的粒子,大小各有不同,有些大于原子,有些小于原子。 例如,电子、质子,是构成原子的次原子粒子。 科学家认为,希格斯玻色子的存在,正是解答了粒子为何具有质量的关键。

如今科学家已知道,像是夸克和电子等基本粒子,是宇宙万物生成的基础。 科学家相信,希格斯玻色子与基本粒子交互作用之后,粒子便拥有了质量。 因此,发现希格斯玻色子,等于是填补了现代物理学的一大黑洞。

Q:希格斯玻色子如何运作?

A:关于希格斯玻色子的理论,最早是在1960年代时由希格斯和其他物理学家所提出。 理论认为,希格斯能量场域存在于宇宙各个角落。 当有粒子接近希格斯能量场域时便会交互作用,并吸引希格斯玻色子聚集在粒子周围,数量不定。

我们不妨将宇宙想像成一场派对。 较不知名的宾客通常可以快速地穿越会场,而且不被其他人发觉;但比较知名的宾客则会吸引其他人(希格斯玻色子)主动接近,也因此拖慢了行进的速度。

基本粒子穿越希格斯能量场域的方式也是如此。 某些粒子会吸引大群的希格斯玻色子,如果吸引愈多希格斯玻色子,粒子的质量就愈大。

Q:为何发现希格斯玻色子如此重要?

A:根据科学家的解释,虽然希格斯玻色子的发现,无法解答所有我们想知道的事情,但是却因此填补了已存在超过50年之久的「标准模型」的一大黑洞。

「希格斯玻色子是我们在理解宇宙本质时,最后一块失落的环节,」伦敦帝国理工学院物理学家马丁. 阿契尔(Martin Archer)说道,「但这并非全部,也不是结束,只是现在我们可以实际地描述这世界。」这绝对是人类以及科学界过去四世纪以来最重要的发现。

Q:为何希格斯玻色子被称为「上帝粒子」?

A:这是源自于1988年诺贝尔物理学奖得主里昂. 雷德曼(Leon Lederman)一本著作的书名。 事实上,雷德曼并不喜欢「上帝粒子」这个称号,他宁可称它为「该死的粒子」,因为当时没有任何人有办法证实它的存在。 (吴凯琳编译)

【新聞來源】
What is the Higgs boson and why is it important?

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