尊龙凯时 - 人生就是搏!

　　CMS（紧凑子线圈）实验中的一个质子质子碰撞事件产生了两个高能光子★✿✿。

　　“上帝粒子”这个词可能会引起很多人的反感★✿✿，但这种通俗的叫法比起Higgs玻色子可能要更好懂一点★✿✿。你也可以换个角度来看★✿✿，牛顿就认为自己是上帝的使者★✿✿，给人类带来宇宙的知识★✿✿。牛顿之后的物理学家很少有人这么自我定位★✿✿，但是物理学在杨振宁之后的迅猛发展真正使人类走出了蒙昧★✿✿，在一套基本理论基础上尊龙凯时-人生就是博★✿✿，★✿✿，定量地理解了宇宙起源之后的几乎一切★✿✿。

　　这个屡试不爽的基本物理理论有一个很普通的名字★✿✿：“标准模型”（Standard Model）★✿✿。这个“标准模型”是基于杨振宁发现的规范场理论★✿✿，加上所谓对称自发破缺的Higgs（希格斯）机制★✿✿。过去的几十年中★✿✿，围绕这个标准模型★✿✿，物理学家进行了难以计数的计算★✿✿，而这些计算又都与实验得到了几乎完美的吻合★✿✿。

　　根据目前的数据★✿✿，Higgs粒子很可能是找到了★✿✿。对于人类而言★✿✿，这是值得庆贺的事情我们的智力竟然可以窥破自然界如此深奥的秘密★✿✿。这个秘密告诉我们★✿✿，为什么我们有质量★✿✿。或者说★✿✿，我们的质量从哪来★✿✿。

　　牛顿猜出了一个牛顿第二定律★✿✿：力等于质量乘以加速度★✿✿。但牛顿无法告诉你质量从何而来★✿✿。爱因斯坦写下E =mc2★✿✿，但他也无法告诉你这个m从何而来★✿✿。杨振宁创立了规范场理论★✿✿，这个理论可以推导出所有的相互作用的方程★✿✿，但杨振宁的理论里物质粒子的质量只能是人为加上★✿✿。

　　把杨振宁的理论与Higgs机制结合★✿✿，就构成了前面提到的标准模型★✿✿。所以★✿✿，要科普“上帝粒子”★✿✿，得先讲杨振宁★✿✿。

　　物理学与其他自然科学不同★✿✿，是一门精确科学★✿✿，很多理论结果能有实验验证到小数点后十几位★✿✿。但物理规律其实都是根据简单的不变性原理推导而来★✿✿。在杨振宁之前★✿✿，人类真正能够写下方程的物理作用只有引力与电磁相互作用★✿✿。随着物理学的发展★✿✿，电磁相互作用成了一组严密而美妙的数学方程★✿✿，这就是每一个科学与工程人士都应该熟知的麦克斯韦尔方程（Maxwells equations）★✿✿。而后★✿✿，爱因斯坦发展了引力的几何理论也就是广义相对论★✿✿。

　　引力属于非常微弱的作用试想★✿✿，整整一个地球的引力才能把我们困在地面★✿✿，电磁作用也不强★✿✿。当人类的探索走向微观★✿✿，人们发现★✿✿，物质原来蕴涵了巨大的能量★✿✿。粒子之间强大的作用力★✿✿，正是核能的源泉★✿✿。在人类文明发端以来★✿✿，宇宙起源之谜一直是一个哲学问题★✿✿。根据爱因斯坦的广义相对论以及相应的天文观测★✿✿，人们已经知道★✿✿，宇宙源于所谓大爆炸★✿✿。如果反推到遥远的过去★✿✿，整个宇宙都充斥着巨高能量的粒子★✿✿。理解这一切★✿✿，就需要像麦克斯韦尔方程那样的定量科学理论★✿✿。

　　但是与引力和电磁力不同★✿✿，粒子之间其他作用是非常短距离的尊龙凯时★✿✿，★✿✿。这个距离小于一根头发的万亿分之一★✿✿，完全超出了可以直接观测的范围★✿✿。人们迫切需要一种像爱因斯坦的广义相对论一样★✿✿，没有任何实验数据却破空而出的惊世杰作★✿✿，用纯粹理性把我们带进宇宙奥秘的神秘之门★✿✿。在这个理论出现之前★✿✿，世界上所有基本物理理论都不过是盲人摸象而已★✿✿。

　　1954年★✿✿，一位年轻的中国人发表了一篇现在称为YANG-MILLS规范场的论文★✿✿，这篇论文在今天看来奠定了整个标准模型的理论基础★✿✿。在这篇论文里★✿✿，杨振宁给出了所有相互作用的原理★✿✿，以及对应的精确数学方程★✿✿。这就是我们今天经常听到的规范场理论尊龙凯时·人生就是博★✿✿。

　　与其他基本物理理论一样★✿✿，规范场理论也是基于物理规律的不变性（搞物理的人也喜欢用对称性这个词）★✿✿，就是物理规律应该在某种变换下保持不变★✿✿。当杨振宁把这种不变性扩展到基本粒子的量子理论★✿✿，他惊讶地发现★✿✿，要使理论保持不变★✿✿，就必须存在对应的相互作用★✿✿，这就是所谓规范场★✿✿。

　　具体来说★✿✿，杨振宁发现★✿✿，如果有两种粒子嘿嘿连载下载汅api免费旧版破解版★✿✿，那么它们之间的变化可以用一个2×2的复数矩阵描述★✿✿，如果物理规律要在这种类型的局域变换下保持一致★✿✿，则不能光有这两个粒子★✿✿，还必须加一个相互作用★✿✿。换言之尊龙凯时·人生就是博★✿✿，从本来没有考虑相互作用的自由粒子方程开始★✿✿，一旦考虑规范不变原理★✿✿，我们就必须要求粒子之间有相互作用★✿✿，而且这个规范不变原理还告诉你相互作用应该是怎样的★✿✿。

　　电磁力由光子传递★✿✿，光子的零质量是电磁力距离无穷的原因★✿✿。当时★✿✿，人们认为★✿✿：由于粒子之间的弱作用与强作用都是短程的★✿✿，其相互作用应该是由有质量的粒子传递（我们现在知道★✿✿，虽然gluon质量为零★✿✿，但是由于规范场的非线性★✿✿，导致所谓夸克囚禁）★✿✿。但在杨振宁理论中★✿✿，规范场粒子不能有质量因为如果规范场有质量嘿嘿连载下载汅api免费旧版破解版尊龙凯时·人生就是博★✿✿，物理方程就不能保持规范不变了★✿✿。因此杨振宁论文刚刚问世的时候并不为人所接受★✿✿。

　　规范场的质量产生问题的解决方案从超导体理论得到了启发★✿✿。超导现象的第一个特征是没有电阻★✿✿，一旦电流形成★✿✿，可以永久保持★✿✿。但超导体还有一个更为基本的特征★✿✿，那就是它完全排斥磁场磁场不能从超导体中间通过★✿✿。从理论物理的角度★✿✿，这个现象意味着超导体内★✿✿，光子获得了质量★✿✿。对于这个质量的解释★✿✿，苏联物理学家朗道等人提出了朗道金兹堡模型★✿✿，在电子的电磁量子方程里凭空加了一项★✿✿。这一项如果画一个图★✿✿，就像一个墨西哥帽子★✿✿。与很多物理理论一样★✿✿，这种模型的微观原理最初都没有解释★✿✿，而是一种纯粹的灵感★✿✿。但这个理论与实验得到了极好的吻合★✿✿。基于基本原理的超导微观理论的发现是在若干年之后★✿✿，由BCS理论完成★✿✿。

　　有鉴于朗道金兹堡模型成功地给零质量光子提供了质量（而且维持局域规范不变）★✿✿，固体物理学家安德森建议粒子物理学家们尝试类似的方案★✿✿，也就是几乎空穴来风般地在YANG-MILLS方程里加一个新的场★✿✿，这样一来原本没有质量的规范场获得了质量★✿✿，而规范场维持了其局域的规范不变★✿✿。首先写出这个方程的人是Higgs★✿✿，但他的论文寄出去被拒绝了★✿✿，只好作了些修改之后再发给其他刊物★✿✿。这是1964年的事情嘿嘿连载下载汅api免费旧版破解版★✿✿。

　　很多人在提到Higgs机制的时候★✿✿，喜欢使用对称自发破缺的说法嘿嘿连载下载汅api免费旧版破解版★✿✿，其实这是一个用词的谬误★✿✿。实际上★✿✿，Higgs机制恰恰维持了YANG-MILLS规范场的局域不变性（local gauge invariance）★✿✿。也就是说★✿✿，规范不变才是王道★✿✿。

　　数年之后尊龙凯时·人生就是博★✿✿，温伯格等人把 YANG-MILLS场与Higgs理论综合起来★✿✿，成功构造了弱电统一理论★✿✿。这个理论又很快得到了实验的验证★✿✿。

　　Higgs机制不仅给传播弱相互作用的规范场玻色子（boson）赋予了质量★✿✿，还成了所有物质粒子（称为费米子★✿✿，fermion★✿✿，如夸克与电子等）质量的来源★✿✿。Higgs场的真空值不为零★✿✿，物质粒子的质量同它们与这个Higgs场的耦合成正比★✿✿。

　　Higgs粒子如果最终被证实★✿✿，我们都应该庆祝★✿✿。人类自古问的一个问题★✿✿，我们来自哪里★✿✿，在标准模型再一次得到实验证实之际★✿✿，有了更为可靠的答案★✿✿。两千年以前★✿✿，人类还在迷信雷公电母★✿✿、天狗吃日★✿✿。今天★✿✿，我们凭着自己的理性★✿✿，掌握了自然界深层的机密★✿✿。

　　但显然★✿✿，标准模型不是终极真理★✿✿，如同朗道模型一样嘿嘿连载下载汅api免费旧版破解版尊龙凯时·人生就是博★✿✿，Higgs场背后必然有着更深刻的基本原理★✿✿。

　　一旦我们进一步突破★✿✿，或许我们的知识使我们能够构造一个全新的宇宙也就是成为上帝★✿✿。

　　编者按★✿✿：北京时间7月4日★✿✿，位于日内瓦的欧洲核子研究委员会（CERN★✿✿，世界上研究粒子物理学最大型的实验室）的物理学家们宣布发现了一种新的亚原子粒子★✿✿，这可能是难以捉摸的希格斯玻色子（“上帝粒子”）★✿✿，而希格斯玻色子被认为是宇宙形成的关键★✿✿。此新闻引起社会广泛关注★✿✿。7月6日★✿✿，科学网邀请中科院高能物理所研究员邢志忠★✿✿、中科院理论物理研究所博士鲍得海就此事件与网友进行了在线交流★✿✿。

　　邢志忠★✿✿：物质都有质量★✿✿，就像在座的每一位都有重量一样★✿✿。质量起源于何处？在微观层面★✿✿，来自“上帝粒子”希格斯★✿✿。

　　网友★✿✿：把希格斯粒子称为“上帝粒子”是否有点夸大？貌似它只是弱相互作用中的玻色子质量来源★✿✿，强相互作用的粒子质量和玻色子又没什么关系★✿✿。

　　网友★✿✿：除了CERN的LHC（欧洲大型强子对撞机）★✿✿，在世界上还有没有其他的组织在寻找或有望寻找Higgs★✿✿，有哪些？

　　网友★✿✿：由于俺对那神马希格斯粒子一窍不通★✿✿，所以就想向两位专家打听一下★✿✿，那玩意对俺们这些普通人到底有神马用啊？

　　鲍得海★✿✿：如果发现预言中的HIGGS粒子★✿✿，是人类理性（标准模型）的一大胜利★✿✿！这有点像麦克斯韦尔方程组★✿✿，预言了无线电波★✿✿，意义深远★✿✿。

　　邢志忠★✿✿：可以满足我们的好奇心★✿✿。在探索它的过程中★✿✿，我们会发现和人民生活有用的东西★✿✿。你知道我们正在用的互联网★✿✿，就是欧洲核子研究中心的高能物理学家在传递数据时发明的吗？我们离不开它了★✿✿！所以基础研究的魅力★✿✿，无法预测★✿✿。

　　邢志忠★✿✿：意义深远★✿✿。不一定★✿✿，他们会说除了标准的希格斯★✿✿，还有非标准的★✿✿，比如超对称预言好几个希格斯粒子★✿✿，有的带电★✿✿。

　　网友★✿✿：Higgs消失的时间很快★✿✿，但它又是质量的起源★✿✿，而我的身体有质量★✿✿。是不是说自己体内Higgs粒子大量产生大量湮灭★✿✿，但质量守恒？

　　网友★✿✿：将来是不是可以写一本书★✿✿：质量的起源★✿✿，把这个问题完全说明白呢？自打学牛顿F=ma的时候就问这个问题★✿✿，当时想★✿✿，质量的定义完全是循环论证啊尊龙凯时人生需要博★✿✿，★✿✿。

　　邢志忠★✿✿：人类要弄清楚质量起源★✿✿，还有很长的路要走★✿✿。你可以看看最近诺奖得主Wilczeck的论文★✿✿，题目就是origin of mass★✿✿，我读了很受启发★✿✿。从牛顿力学开始Z6尊龙·凯时★✿✿，★✿✿。

　　网友★✿✿：Higgs 场可以为很多种粒子提供质量（或者部分提供）★✿✿，并且大多数粒子都有质量★✿✿。这也就是说Higgs 场极其容易与大多数的粒子相互作用嘿嘿连载下载汅api免费旧版破解版★✿✿，且到处充斥着Higgs场★✿✿。那么为什么它这么难找呢？应该很容易就找到呀？

　　邢志忠★✿✿：简单说★✿✿，它不带电中国尊龙凯时★✿✿！★✿✿，就不如带电的好找★✿✿。其次★✿✿，它与费米子的耦合正比于费米子质量★✿✿，比如与电子耦合★✿✿，正比于m(e)/v, 其中m(e) = 0.5 MeV, v = 246 GeV★✿✿，所以这个耦合系数压低得很厉害嘿嘿连载下载汅api免费旧版破解版★✿✿。要看到它★✿✿，需要先产生足够多的事例数★✿✿。

　　网友★✿✿：这回发现的higgs粒子有没有可能是two higgs doublets中较轻的higgs粒子？

　　网友★✿✿：CERN公布的粒子的行为有点反常★✿✿，不完全是标准模型的行为★✿✿，有可能不是“希格斯粒子”么？有可能是一种全新的粒子么？

　　邢志忠★✿✿：有可能★✿✿，但是可能性似乎不大★✿✿。标准模型是可靠的理论尊龙凯时人生就是博官方★✿✿！★✿✿，其他新物理模型有更多的不确定性★✿✿。

　　网友★✿✿：在太空中★✿✿，没有类似本实验的对撞模型？比如两个天体对撞★✿✿。如果有的话★✿✿，地球上也没必要建一个这么大的加速器★✿✿。