簡介：講述了希格斯玻色子被發(fā)現(xiàn)的經(jīng)過，從1964年P(guān)eter Higgs預(yù)言希格斯玻色子的存在開始，到后來CERN高能粒子對撞機的建立，到后來的發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子，來自世界各地的3000名科學(xué)家共同參與實驗，給物理學(xué)填上了缺失的一塊碎片。

物質(zhì)客觀存在的一個理論，就是我們所知的粒子物理標準模型，這個理論解釋了自然界基本粒子（準確的說是17種基本粒子）與基本力的相互作用。在20世紀70年代，這一概念總結(jié)了當(dāng)時所知曉的物質(zhì)構(gòu)成。

直到20世紀60年代，16種基本粒子才被發(fā)現(xiàn)，但還是有些不對勁。之后，就是在1964年，英國物理學(xué)家彼得希格斯公開了一份預(yù)測新粒子存在的論文，這個粒子能給予其他所有粒子質(zhì)量，從而物質(zhì)得以存在。與此同時，世界上其他物理學(xué)家也給出了一種非常相似的粒子。

希格斯玻色子被稱為“上帝粒子”，全世界都在尋找它。如果這個粒子確實存在，這將是標準模型中最后缺失的部份。它從未被發(fā)現(xiàn)，因為沒有哪個粒子加速器能提供足夠的數(shù)據(jù)去證實它。但是在它被首次猜測的半個世紀之后，謎底最終揭開。

2012年7月4日，科學(xué)家們宣布在大型強子對撞機中發(fā)現(xiàn)類希格斯玻色子。這個對撞機位于歐洲核能研究組織（CERN)。

標準模型已經(jīng)構(gòu)建

追夢——1994年12月，大型強子對撞機建設(shè)一路綠燈，花費近100億刀，是迄今為止最貴的科學(xué)儀器。

這個對撞機是世界上最大的和能量最強的粒子加速器，超導(dǎo)體周長達27公里（17英里）。它位于CERN地下一個100米的隧道內(nèi)——大約一個足球場寬，橫跨法國和瑞士，位于日內(nèi)瓦附近。

在加速器內(nèi)部，兩道高能粒子束以接近光速來回運行，直到它們相互粉碎。在將近-271.3攝氏度，在這個比外層空間還要冷的超導(dǎo)體所形成的強磁場約束下，這些粒子束在加速器內(nèi)環(huán)的四個地方碰撞，對應(yīng)著四個粒子檢測器的位置：ATLAS,?CMS,?ALICE, 和LHCb。

這并未迎來開門紅，對撞機原計劃于2005年左右啟動，卻一直推遲到2008年9月才開機。之后，僅僅在上線一星期后，一個電路錯誤損壞了某個磁體，導(dǎo)致行動又停滯了一年半。

“ATLAS帝國不需夜晚，因為這里無人困乏”

一旦啟動，針對邁克爾塔特斯所描述的皇冠上的明珠——希格斯玻色子的研究就開始了。塔特斯是哥倫比亞大學(xué)物理學(xué)教授，是ATLAS試驗成員之一，負責(zé)管理著美國分配給這個項目的物理學(xué)家。

即使物理學(xué)家沒有發(fā)現(xiàn)這個粒子，但他們的付出也是對該項領(lǐng)域的貢獻——這是一個沒有失敗的機構(gòu)，塔特斯說，“即使你沒有發(fā)現(xiàn)它，這也可能相當(dāng)?shù)拿睿彼厮垢嬖VInverse,因為這可能開拓出一項新的理論。

這個團隊——兩只隊伍在CERN——ATLAS和CMS。

實驗——兩組分工各有競爭。像兄弟姐妹，相互鼓勵相互比試。

這兩個團隊像一只軍隊，由近3000名物理學(xué)家組成，來自十幾個不同國家。

他們之間如何保持聯(lián)絡(luò)——研究員從近60個國家召集，這么大的分布，有優(yōu)點也有不足。

“這個有點像一個英國格言，大英帝國看不到落日。ATLAS帝國也沒有落日，因為總有這個幾個人在世界的某個地方清醒著。”塔特斯說。這是一項預(yù)料之外的福利——這意味著有人能在系統(tǒng)上一直工作，他解釋到。

來自世界不同地方的人“創(chuàng)造了一種相當(dāng)有力地協(xié)同”，他說，“讓你從不同的視角觀看事物，并為分析研究帶來新的東西。”為保持正常聯(lián)絡(luò)研究員們一個在CERN開幾次協(xié)同會議。他們?nèi)粘Ｒ灿胑mail，電話和其他多種視頻會議。但是塔特斯堅持認為，沒有什么東西能替代這個經(jīng)典的冷水機會議。

邁克爾塔特斯，ATLAS實驗成員之一，CERN。

為何共同協(xié)作對這項任務(wù)如此重要——粒子物理學(xué)從一開始就具有合作精神。塔特斯解釋其最基本原因是，“這純粹是由于不是在當(dāng)?shù)卦盒＝ㄐ┰O(shè)施或者你后院有個加速器就能搞定的活?！薄耙虼宋艺J為廣泛的國際合作，這是深植于粒子物理DNA中的特性?！?/p>

盡管生活被顛倒，但讓研究者們和諧工作的就是科學(xué)。物理學(xué)家可能有點“女王氣質(zhì)”，他開玩笑到?！暗沁@最終是奏效的，因為我們最終有一個共同目標，并希望共同為之奮斗和實現(xiàn)?！?/p>

“沒有團結(jié)協(xié)作，就沒有希格斯粒子”

“你能讓來自不同文化、不同教派、不同觀念的人一起工作。但是出于某些原因，他們能在管理中走到一起并專注他們想做的事：科學(xué)?！?/p>

兩組不同的隊伍，為共同的目標，但是卻能形成良性競爭，塔特斯說，“如果兩個試驗出現(xiàn)同一現(xiàn)象，那么你就有極大的信心認為這就是真理?！?/p>

這種在CERN培育的群體已經(jīng)成為人類學(xué)家和社會學(xué)家的研究項目。如此多物理學(xué)家因共同的事業(yè)而設(shè)法去工作和協(xié)同，這是不可思議的！

那么，他們成功了嗎？在2021年7月4日，這個ATLAS和CMS試驗共同宣布他們發(fā)現(xiàn)一個種質(zhì)量在125GeV電子伏的新粒子——這很可能就是希格斯玻色子。

希格斯在CERN發(fā)表演講時，將這一發(fā)現(xiàn)描述為“發(fā)生在我有生之年的一件不可思議的事情?！痹谛麄鬟@一消息時，他還擦著激動的淚水。為防止人們在里面露營，CERN禮堂也因此關(guān)閉了三天。

消息披露時，塔特斯正在紐約。這個消息在瑞士時間早上9點正式宣布的——美國西部時間凌晨3點。盡管這樣，他還是打算組織一場Party，把喜事告訴城里相關(guān)的人?！暗俏矣龅絻煞N回答，一個是，7月4日凌晨3點——你夠瘋狂。另一個是——好消息！”

從祖父到兒童，大約一百來號人，全都高興地聚到一起。他描述這個值得慶祝的里程碑是“激動時刻”。

在CERN，2013諾貝爾物理學(xué)宣布時刻（CERN)

在接下來的這年，就是2013年8月8日，因?qū)ο８袼共Ｉ永碚摰穆?lián)合研究，希格斯與比利時物理學(xué)家弗朗西斯科安格勒共同分享諾貝爾物理學(xué)獎。

下步是什么——發(fā)現(xiàn)希格斯玻色子是一項不可思議的功績，但是這不是到此為止。這里仍然有很多工作讓物理學(xué)家長時間投入。現(xiàn)在不是合上這個標準模型之書的時候，而是希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn)打開了物理學(xué)的新道路。

現(xiàn)在最大的問題就是科學(xué)家所發(fā)現(xiàn)的粒子是不是如標準模型所描述的確確實實的希格斯玻色子，或者是其他不同的更復(fù)雜的東西。

但是，無論如何，發(fā)現(xiàn)這個粒子的里程碑式成就無可質(zhì)疑的是艱苦協(xié)作的成果。“最重要的是”，塔特斯說，“沒有協(xié)作，就沒有今天的發(fā)現(xiàn)。”

BY: inverse

FY:?龍城D哥

如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請在作品發(fā)布后聯(lián)系作者刪除

轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處