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宇宙解码 - 决定宇宙未来的巨大希格斯粒子!物理学家正在不遗余力地寻找!

2020-3-25 07:21     发布者: 右得可以 原作者: IT之家 来自: IT之家 评论 0 查看 7486
大多数人都知道希格斯玻色子,但是令物理学家懊恼的是,它在媒体上被错误地贴上了“上帝粒子”的标签,其实它是一种亚原子粒子,早在2012年就在大型强子对撞机(LHC)中首次被发现。这个粒子是一个贯穿整个时

大多数人都知道希格斯玻色子,但是令物理学家懊恼的是,它在媒体上被错误地贴上了“上帝粒子”的标签,其实它是一种亚原子粒子,早在2012年就在大型强子对撞机(LHC)中首次被发现。这个粒子是一个贯穿整个时空的场,它与许多粒子相互作用,比如电子和夸克,为这些粒子提供质量,这很酷。

决定宇宙未来的巨大希格斯粒子!物理学家正在不遗余力地寻找! - 后花园网文 - 探索新闻

但是我们发现的希格斯粒子却出奇的轻。根据我们最好的估计,它应该重得多。这就引出了一个有趣的问题:我们发现了一个希格斯玻色子,但那是唯一的希格斯玻色子吗?

尽管我们还没有任何证据表明希格斯粒子更重,但在我们空口无凭地夸夸其谈的时候,世界上最大的原子加速器——大型强子对撞机(LHC)的一组研究人员正在深入研究这个问题。有一种说法是,当质子在环形对撞机内被撞在一起时,由各种类型的希格斯粒子组成的重型希格斯粒子,甚至是希格斯粒子,都有可能从隐蔽处出来。

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如果重质量的希格斯粒子确实存在,那么我们需要重新定义我们对粒子物理标准模型的理解,因为我们发现希格斯粒子比我们看到的要复杂得多。在这些复杂的相互作用中,可能存在着从幽灵般的中微子质量到宇宙最终命运的一切线索。

你知道吗?要是没有希格斯玻色子,几乎整个标准模型都会崩溃。但要讨论希格斯玻色子,我们首先需要了解标准模型如何看待宇宙。

在我们用标准模型对亚原子世界的最佳概念中,我们所认为的粒子实际上并不十分重要。其实每种粒子都有一个场,有一个电子场,一个光子场,等等。你所认为的粒子实际上是它们特定领域的局部小振动。当粒子相互作用时(比如说,通过相互弹回),实际上是场中的振动在跳一种非常复杂的舞蹈。

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希格斯玻色子有一种特殊的场。和其他领域一样,它渗透了所有的空间和时间,它也可以和其他人的领域交流和玩耍。

但是希格斯场有两个非常重要的工作要做,这是任何其他场都无法做到的,这也是它可以决定宇宙命运以及未来的关键。它的首要任务是与W玻色子和Z玻色子对话(通过它们各自的领域),它们是弱核力的载体。通过与其他玻色子交谈,希格斯玻色子能够赋予它们质量,并确保它们与光子(电磁力的载体)保持分离。没有希格斯玻色子的干涉,所有这些载流子就会合并在一起,随后这两种力就会合并在一起。希格斯玻色子的另一项工作是与其他粒子,比如电子,进行交谈,通过这些对话,他们也获得了大量的信息。

当然,这一切都是在20世纪60年代通过一系列复杂但绝对优雅的数学计算出来的,但这个理论只有一个小问题:没有真正的方法来预测希格斯玻色子的确切质量。换句话说,当你在粒子对撞机中寻找粒子时,你并不确切知道你将在哪里找到它。

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2012年,大型强子对撞机(LHC)的科学家们宣布发现了希格斯玻色子,此前他们发现了一些代表希格斯场的粒子,这些粒子是在质子以接近光速相互碰撞时产生的。这些粒子的质量是1250亿电子伏特(GeV),大约相当于125个质子,所以它有点重,但不是非常大。

乍一看,一切听起来都不错。物理学家并没有对希格斯玻色子的质量有一个确切的预测,所以它可以是它想要的任何东西,我们碰巧发现了大型强子对撞机能量范围内的质量。不过,对于希格斯玻色子的质量,还有一些犹豫的、类似于半预测的说法,它们是基于希格斯玻色子与另一种粒子——顶夸克——相互作用的方式做出的。这些计算预测的数字将远高于125gev。可能只是这些预测是错误的,但我们必须回到数学上,找出问题的症结所在。或者,广义预测与大型强子对撞机内部发现的事实不符,可能意味着希格斯玻色子的可能还有更多。

科学家认为很有可能存在大量的希格斯玻色子,它们太重了,用我们现在这一代的粒子对撞机是看不到的,而它们也将决定着宇宙的命运。事实上,一些把我们的物理知识推到标准模型之外的推测理论确实预测了这些重希格斯玻色子的存在。当然,这些额外的希格斯粒子的确切性质取决于理论,范围从简单的一两个超重希格斯场到由多种不同类型的希格斯玻色子粘在一起组成的复合结构。


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