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在《生活大爆炸》第 5 季第 4 集里,Sheldon 养成了一个新的习惯:所有跟生活琐事相关的决定,他都改用掷骰子的方法来决定。虽然骰子 “掷” 出的决定经常让 Sheldon 很无语,但至少成效还是让他满意的:在坚持了几个星期之后,他不仅在重量级期刊上合作发表了两篇论文,还夸口说: “I'm close to figuring out why the Large Hadron Collider has yet to isolate the Higgs boson particle”。

这句话里提到了两个物理学前沿名词:一个是 Large Hadron Collider , 大型强子对撞机,常被物理学家简称为 LHC ;另一个则是 Higgs boson particle ,希格斯玻色子,常被戏称为“上帝粒子”。 Sheldon 这句话的意思是说,他认为自己快要弄清楚 LHC 尚未发现上帝粒子的原因了。那么,上帝粒子是什么, LHC 又为什么要去找它呢?

这可就说来话长了。一切都要从物理 “physics” 这个词的源头——古希腊语的 “physika” 说起……(停停停!又不是 Sheldon 给 Penny 讲物理,就不必从古希腊星空开始了吧?!) 咳咳,那就长话短说好了。

经过好几代物理学家的努力,到上世纪 70 年代,人们发现自然界的 4 种基本作用力中,除引力以外,其他 3 种都可以用同一个理论来统一描述。这个理论被粒子物理学家称为 “标准模型” ,它把当时已知的所有亚原子粒子都纳入到了一套优雅的体系之中,并据此预言了不少未知的粒子。

随着实验物理学家把加速器越造越大,标准模型预言的未知粒子全都在实验中现身,只有 Sheldon 提到的希格斯玻色子仍然 “在逃” 。这种粒子涉及一种复杂机制,能给大多数已知的基本粒子赋予质量——换句话说,它是物质的质量之源,因而又被称为 “上帝粒子”。

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【“上帝粒子”—— ATLAS 探测器模拟的希格斯粒子衰变艺术效果图。(来源:ummwhat / higgsboson.tumblr.com)】

大型强子对撞机,正是物理学家寻找 “上帝粒子” 所作的最新尝试。 LHC 本质上是一个超大型的粒子加速器,能把质子加速到前所未有的超高能量,再让两束这样的质子迎头相撞。一些理论预言,如果 “上帝粒子” 真的存在,那么在 LHC 设计能够达到的最高能量( 14 TeV )对撞下,它就应该要现身了。可惜,寻找 “上帝粒子” 的道路,从来就没有一帆风顺过。从设计建造到开始运行, LHC 一直事故不断,启动时间也一推再推。甚至直到今天,在已经运行了一段时间的 LHC 中,质子束流的能量也只达到了设计最高能量的一半。最高能量 14 TeV 的对撞,最早也要到 2014 年才能实现。

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【大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)正是物理学家寻找 “上帝粒子” 所作的最新尝试。 LHC 本质上是一个超大型的粒子加速器,能把质子加速到前所未有的超高能量,再让两束这样的质子迎头相撞。】

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【欧洲核子研究中心(CERN)的 LHC 实验图。(来源:io9.com)】

据说在 LHC 启动前,霍金押过 100 美元,赌 LHC 发现不了 “上帝粒子” 。不过,千万别让霍金的名气给忽悠了。他曾经跟物理学家基普 • 索恩( Kip Thorne ) “豪赌” 过 3 回——第一回,赌天鹅座 X-1 双星是否包含黑洞;第二回,赌宇宙中有没有裸奇点;第三回,赌的则是黑洞会不会彻底抹杀信息。霍金的最终战绩是 0 胜 3 负,几乎与球王贝利预测世界杯冠军的战绩不相上下!

难怪 Sheldon 在夸海口时也不忘留了一丝余地,说自己快要弄清楚的是 LHC “尚未” 发现上帝粒子的原因。因为,如果对霍金的赌运还有那么一点信心的话, LHC 发现 “上帝粒子” 或许就只是一个时间问题了。不过,谁又敢说,这一回霍金就一定还会赌输呢?

如果能够找到上帝粒子,不仅标准模型功德圆满,下一次 Penny 再为体重烦恼时, Sheldon 就可以一本正经地插嘴说——这其实都是上帝(粒子)惹的祸了。

原文已发表于 果壳网 文艺科学主题站  《TBBT.S05E04:上帝粒子在哪里?

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31 Responses to “TBBT.S05E04:上帝粒子在哪里?”

  1. airaria说道:

    45秒的广告。。。受不了

  2. nathan_haitian说道:

    没准这种粒子的发现也能和超光速扯上联系呢,拭目以待

  3. Julia说道:

    不懂“上帝粒子”的科盲飘过。。。。。。。。。
    视频很搞笑

  4. hikey说道:

    研究他的性质可以找到反重力的方法?

    这东西有没有反粒子呢…

    • cheva说道:

      反重力应该是指暗能量,正在加速宇宙膨胀。
      亚原子粒子分两类,一类是费米子,一类是玻色子。费米子是构成物质的粒子,如电子,夸克。玻色子是各种相互作用过程中的介质粒子,如光子-电磁相互作用的介质粒子。而上帝粒子——希格斯玻色子——是引力相互用介质粒子。

      • cheva说道:

        我只是个科普爱好者,按我的理解,玻色子应该没有反粒子一说,只有物质粒子才有。

        • 幻风说道:

          W+ W-情何以堪啊。
          另外,“希格斯机制试图解释为什么负责传递弱相互作用的W及Z玻色子具有质量,而负责传递电磁相互作用的光子不具有质量。”跟传递引力相互作用无关谢谢……

  5. bugeye说道:

    最新消息,LHC宣布发现Higgs Boson存在的迹象!!!!
    http://www.sciencedaily.com/releases/2011/12/111213110247.htm

  6. Metaverse说道:

    LHC刚刚好达到了能验证的能量范围……

  7. 荷蛋说道:

    LHC为啥老是出问题呢

  8. 红色的我说道:

    二十分钟看视频,两分钟看文字~

  9. 黄健说道:

    这个上帝种子是指??一个十全的人?

  10. 风雷风趣说道:

    12月13日,LHC的最新结果给出了希格斯粒子存在的迹象,但没有到板上钉钉的程度。具体可参见:http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=594196&do=blog&id=518366

  11. gbjlpeng说道:

    在《时间简史》中霍金提到了和索恩那个关于黑洞的打赌。
    其实霍金是相信天鹅座X-1双星中存在一个黑洞滴,他老人家之前很长时间的工作都是为了证明这一点,但却打赌说“那里面没有黑洞”目的是——如果被证明是错的,至少能从经济上得到一点安慰。

  12. lee说道:

    很巧……今天看到LHT说发现了一次上帝粒子的轨迹,两个实验室都观测到了。

    准备再次做验证……

    • 幻风说道:

      貌似只是排出了很多可能只剩下一个狭窄区间没排除了……如果也排除了就好玩了。

  13. fxxkuad说道:

    最讨厌没经允许就自动播放的东西,恶心!

  14. werwsw说道:

    wef。www.5188love.com。sdf,挺好玩的,呵呵

  15. 说道:

    最后一句话没看明白

    • cheva说道:

      类似于电磁力来源于光子。
      重力(或者说质量)来源于上帝粒子。

  16. 阿克萨说道:

    天地宇宙都不全,一切都有定数...

  17. Kyle说道:

    好调侃的一片报道,不够科普的份,发在娱乐版上比较合适。

  18. elite说道:

    用有限去衡量无限,科学么?

  19. 葉丁賢说道:

    如果尋找上帝粒子失敗會造成什麽後果?

    • Chris说道:

      对于普通人,没有任何后果,世界也不会因为这个实验的结果而有任何变化.
      这个实验就是为了
      验证希格斯玻色子的存在与否
      验证希格斯机制是否正确
      "标准模型"是否正确
      如果没有找到,那就更好玩了.

  20. 尽吹散说道:

    希格斯波色子,是猜想么

  21. 安非他宁说道:

    一说到“粒子”我就想起《三体》……

  22. sakuyayc说道:

    既然发现了玻色子,那么大一统理论就不远了么

  23. [...] TBBT.S05E04:上帝粒子在哪里? [...]

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