尋找希格斯玻色子的意義是什麼?

時間 2021-05-12 04:29:10

1樓:永遠的可樂

當我們研究巨集觀物理規律時,產生了冷兵器的運用;當我們研究到分子層面的作用力時,產生了火藥等兵器的推廣;當我們研究到原子層面的作用力時,發明出了什麼這個就不用說了吧。

所以說,放心好了,解鎖深層次的物理規程後,研究成果一定會第一時間應用到軍方中。

2樓:wadef

可以去看看NHK的上帝公式第一集,我覺得那個紀錄片作為科普非常好,雖然沒有嚴密的推導,但是深入淺出的講解很有助於基本的感性認識。

3樓:閃電

探索宇宙本質,宇宙中有有質量和無質量粒子,而我們身邊的東西都是由有質量的粒子構成,那麼是什麼給予了這些粒子質量呢?歐洲Lhc找到了答案,就是這種被稱為「上帝粒子」的粒子。

4樓:李淼

標準模型囊括了自然界四種基本相互作用的三種,電磁力、弱力和強力,萬有引力比較獨特,暫時還沒有和前三種力融為一體。經過五十年代到七十年代二十多年英雄般的時代,三種基本力被物理學家用同乙個語言成功地放在乙個理論框架裡,這個語言叫量子場論,基本物理學量是場,但遵從量子論。所以,場在量子的約束下有基本單元,就是基本粒子。

而標準模型的框架看上去也很簡單,所有場和粒子分為兩類,一類叫物質場和物質粒子,包括電子和夸克等,另一類叫規範場和規範粒子,最簡單和最典型的是光子。物質粒子和規範粒子都像乙個陀螺,即自旋,物質粒子的自旋是1/2,規範粒子的自旋是1。

一切看上去這麼漂亮,這麼簡單和乾淨。我上面的敘述還缺了最重要的一點,這一點被標準模型的建立人之一,美中國人波斯頓大學教授,謝爾頓·格拉肖(Sheldon Glashow)惡毒地稱為標準模型的廁所,這個廁所就是希格斯粒子和它與所有其他粒子的耦合或相互作用。

弱力和強力是亞原子世界的力,也就是說我們在日常現象中無法明顯看到它們在起作用。弱力和強力平時看不見的原因不同。弱力是短程力,只有在極小的距離1

0-16公尺上才有明顯的作用,這是因為,格拉肖第乙個指出,傳遞這種力的規範粒子有質量,這些粒子叫做中間玻色子,因為有質量它們就跑不遠,不像光子。在格拉肖之後,美中國人現德州大學教授斯蒂文·溫伯格(Steven Weinberg)發現簡單地假設中間玻色有質量並不能得到乙個自洽的理論,於是,在2023年,他利用了希格斯等人在2023年發明的希格斯機制。在這個機制中,有幾個希格斯場,這些場與物質場以及規範場都不同,它們對應的粒子沒有自旋。

當希格斯場像鋼球一樣沉落到它的最低處同時打破某些對稱時——這些對稱性類似墨西哥帽的轉動對稱,而希格斯場就像落在墨西哥帽頂和帽沿之間的那個圓槽上的一點從而打破了轉動對稱,中間玻色子吃掉了三個希格斯粒子變重了,中間玻色子就獲得了質量,於是弱力變成短程的了。四個希格斯場還剩下乙個,也變重了。這個剩下的場有點像落在墨西哥帽的圓槽中向帽頂跑動的鋼球,需要能量才能做到這一點。

它對應的粒子不帶電,無自旋,這就是所謂的上帝粒子。

溫伯格不僅利用了以上所述的希格斯機制,他還利用了希格斯場與物質場之間的相互作用,給所有物質場也賦予了質量。直觀圖像是這樣的:當希格斯場沉落在它們的最低點,物質粒子在空間中運動時也要穿過這些場,不停地吸收和輻射它們,於是就變重了。

在宇宙早期,由於溫度比較高,希格斯場最初並沒有沉落到最低點,也就是說整個宇宙的真空與現在不同。當溫度下降到某個量之下(大約是一千萬億度),希格斯場就落到最低點,此時整個真空的能量更低,所有基本粒子除了光子和傳遞強力的規範粒子外,都獲得了質量。物質也才開始慢慢形成,最先出現的是由夸克組成的質子和中子,然後質子和中子再慢慢聚合成輕元素……

弱力因為傳遞粒子有質量所以變成短程的,那麼為什麼我們日常也看不到強力?其實沒有強力就沒有我們,也沒有地球上的一切物體。強力由於非常強,它將夸克以及傳遞強力的規範粒子束縛在質子和中子裡,質子和中子的剩餘作用就變成短程的了,這些剩餘作用再將它們束縛在各種原子核中。

整個七十年代和八十年代是標準模型榮耀的年代,物理學家們用加速器轟出了傳遞弱力的中間玻色子,也檢驗了強力理論,同時還順帶轟出了以前沒有見過的新夸克以及新中微子。實驗物理學家在2023年發現中間玻色子之後,一直試圖發現希格斯粒子,一直沒有成功。

有幾台加速器幾乎可以說就是為了轟出希格斯粒子設計的,例如美國國立費公尺實驗室的太伏質子反質子加速器,歐洲核子中心的大型正負電子加速器。太伏質子反質子加速器在2023年發現了標準模型中最重的乙個粒子,頂夸克,也是最後乙個夸克。這台機器於去年十月份不得關閉,在關閉之前未能轟出希格斯粒子。

大型正負電子對撞機命運要差些,在11年的壽命中未能發現任何新粒子,只是將中間玻色子的質量測量精確到千分之一,在2023年為大型強子對撞機讓路,不得不關閉。在關閉之前,它給出希格斯粒子質量的下限,115GeV(1GeV=10億電子伏,約等於質子的質量)。

格拉肖稱標準模型中希格斯這個部分為廁所是有道理的,因為它的乙個重要引數無法確定,這個引數就是希格斯粒子的質量,還因為我們將質量起源歸結為希格斯粒子的存在——但是我們看不見摸不著它。所以,我們就可以理解物理學家們為什麼苦苦地要發現這個粒子。當然,由於希格斯粒子與所有其他粒子不同,無自旋同時還決定了真空性質,它一定還包藏了宇宙的更深的秘密,一些誰也不知道,理論物理學家只能通過想象來推測的秘密。

所以,希格斯粒子又可以被看成暗道中通向新世界的大門,我們自然想將它開啟。

歐洲核子中心主任,德中國人洛夫-迪特·霍耶爾(Rolf-Dieter

Heuer)在7月4日新聞發布會上狡猾地說:「作為物理學家,我只能說我們發現了乙個前所未有的新粒子,作為門外漢我會說我們發現了希格斯粒子。」

目前,歐洲核子中心的大型強子對撞機正在公升級的最後階段,大約再過半年就會重新啟動,那時它將在更高的能量上執行,屆時大量的希格斯玻色子將被產生,物理學家也會為希格斯粒子的發現補上最後一筆:完全證實它就是標準模型中的希格斯粒子。至於人們是否會發現超出標準模型的新物理現象,就不得而知了。

5樓:Ivan何

讓我想起了那篇修女問NASA主管人太空探索的意義是什麼,文我就不貼了。

或者換個例子,費馬大定理的解證明過程。重要的不僅僅是這個定理的證明,who cares,更重要的是為了證明這個定理而探索出的手段(感謝懷爾斯)。

當然也有玄乎的回答:

「因為它就在那裡。」

希格斯玻色子自旋為0怎麼理解?

很遺憾,目前基礎物理學界對此沒有很好的理解。量子場論告訴我們,標量場粒子必然是零自旋的。希格斯粒子是目前所看到的唯一可能的 基本 標量場粒子。那麼Higgs粒子是不是基本的?or Higgs粒子的本質是不是類似 介子的goldstone玻色子?為什麼Higgs的質量是125GeV?這些問題都不是目前...

我們為什麼傾向於相信希格斯玻色子是普遍存在的現象,而不是瑞士和法國的地方特產?

Higgs boson當然只存在於瑞士和法國交境的地下100公尺深處的兩個體積不超過1cm 3 的空間內 題主你想多了。這個問題就像是 我只在中國看見過月亮,是不是外國看到的就不是同乙個月亮了?答案也是一樣的 當然不是同樣的月亮 外國的月亮比中國的要圓。 簡而言之 因為希格斯玻色子是先被預言後被發現...

希格斯玻色子被發現世界上還有真空麼?

就說一點吧 理論上講可以通過改變邊界條件改變真空的期望值,從而觀測到場對物理世界的實際影響,這就是卡西公尺爾效應。不過該效應非常微弱.所以一直到上世紀90年代時人們才通過實驗實際觀測到卡西公尺爾效應。這大概就證實了 場 的真實存在性。另外跟真空量子場論相關的其實還有乙個被稱為 昂魯效應 的東西,不過...